Die Erfindung betrifft eine Treibdüse und eine Fangdüse für einen pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver. Die Erfindung betrifft zudem einen pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver mit den erfindungsgemäßen Treib- und Fangdüsen.

Um Werkstücke mit Beschichtungspulver oder kurz Pulver zu beschichten, wird das Pulver aus einem Pulvervorratsbehälter mit Hilfe einer Pulverfördervorrichtung zu einer Pulversprühpistole transportiert und dort mit der Pulversprühpistole auf das Werkstück aufgebracht. Die Pulverfördervorrichtung, welche im Folgenden auch als Injektor bezeichnet wird, fördert dass Pulver mit Hilfe von Förderluft aus dem Pulvervorratsbehälter. Dabei strömt im Inneren des Injektors das Gemisch aus Förderluft und Pulver durch einen Pulverkanal einer Fangdüse, wobei mit Hilfe der Fangdüse dem Pulver-Förderluftgemisch zusätzlich Dosierluft beigemischt wird, um einen definierten Gesamtluftstrom zu erreichen. Aus dem Stand der Technik DE 20 2004 019 438 sind eine solche Pulverfördervorrichtung und eine Fangdüse für die Pulverfördervorrichtung bekannt.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treibdüse für einen pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver anzugeben, mit der mit möglichst wenig Förderluft möglichst viel Pulver gefördert werden kann.

Die Aufgabe wird durch eine Treibdüse für einen pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Treibdüse für einen pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver weist einen stromaufwärts angeordneten Förderlufteinlass und einen damit verbundenen stromabwärtigen Kanalabschnitt mit einem Förderluftauslass auf, wobei der Durchmesser des stromabwärtigen Kanalabschnitts maximal 1,4 mm beträgt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fangdüse für einen pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver anzugeben, bei der der Verschleiß durch das zu fördernde Pulver möglichst gering ist und mit der eine optimale Umsetzung von kinetischer Energie in potentielle Energie erfolgen kann, so dass das Pulver mit einem Pulverschlauch mit kleinem Querschnitt über große Distanzen transportierbar ist.

Die Aufgabe wird durch eine Fangdüse für einen pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 5 gelöst.

Die erfindungsgemäße Fangdüse für einen pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver weist einen Einlass und einen nachfolgenden ersten Kanalabschnitt auf, welcher zum Mischen von Beschichtungspulver mit Förderluft vorgesehen ist, wobei der Durchmesser des ersten Kanalabschnitts konstant ist und maximal 3,5 mm beträgt. Zudem weist die erfindungsgemäße Fangdüse einen zweiten Kanalabschnitt auf, der konisch verläuft und sich stromabwärts an den ersten Kanalabschnitt anschließt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmalen.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treibdüse ist ein stromaufwärtiger Kanalabschnitt vorgesehen, der zwischen dem Förderlufteinlass und dem stromabwärtigen Kanalabschnitt angeordnet ist und dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des stromabwärtigen Kanalabschnitts ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treibdüse verjüngt sich die Außenkontur der Treibdüse zum Förderluftauslass hin. Dadurch wird der durch die Treibdüse gebildete Strömungswiderstand für das angesaugte Pulver geringer und der Wirkungsgrad steigt.

Darüber hinaus kann bei der erfindungsgemäßen Treibdüse der Förderlufteinlass mit einer ringförmigen Ausnehmung verbunden sein, die sich auf der Außenseite der Treibdüse befindet. Dies hat den Vorteil, dass beim Einbau der Treibdüse in den Injektor nicht auf die Lage des Förderlufteinlasses geachtet werden muss, weil dieser grundsätzlich immer über die ringförmige Ausnehmung mit Förderluft versorgbar ist.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fangdüse beträgt die Länge des ersten Kanalabschnitts zwischen 10 und 14 mm.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fangdüse weist der Einlass einen Radius auf, der zwischen 0,5 und 2,0 mm liegt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fangdüse ist eine Schulter vorgesehen, um die Lage der Fangdüse im Injektor vorzugeben, wobei die Schulter einen Kanal für Dosierluft aufweist.

Zudem ist es von Vorteil, wenn bei der erfindungsgemäßen Fangdüse eine erste zylinderförmige Führungsfläche und eine davon beabstandete zweite zylinderförmige Führungsfläche vorgesehen sind und die Schulter eine konisch ausgebildete Seite aufweist. Die Führungsflächen und die konisch ausgebildete Seite sind vorgesehen, um die Lage der Fangdüse im Injektor vorzugeben. Die Schulter ist im Injektorgehäuse einspannbar.

Vorteilhafterweise weist die Schulter der erfindungsgemäßen Fangdüse eine weitere konisch ausgebildete Seite auf. Damit kann die Fangdüse im Injektor präzise zentriert werden.

Darüber hinaus kann ein pneumatisch betriebener Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver vorgesehen sein, der eine Ausführungsform der oben genannten Treibdüse und eine Ausführungsform der oben genannten Fangdüse aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Förderluftauslass der Treibdüse und dem stromaufwärtigen Anfang des Mischrohrs der Fangdüse maximal 4 mm beträgt.

Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betreiben des oben genannten Injektors angegeben, bei dem der Injektor mit einem Förderluftstrom und einem Dosierluftstrom betrieben wird, wobei die Summe aus Förderluftstrom und Dosierluftstrom zwischen 1,0 und 4,0 m³ pro Stunde liegt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Injektors kann zudem vorgesehen sein, dass der Förderluftstrom zwischen 0,7 und 4,0 m³ pro Stunde liegt.

Schließlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Injektors auch vorgesehen sein, dass der Injektor mit einem Luftdruck zwischen 2 und 7 bar betrieben wird.

Im Folgenden wird die Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand von vier Figuren weiter erläutert.

1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektors zum Fördern von Beschichtungspulver im Querschnitt.

2 zeigt den erfindungsgemäßen Injektor in einer dreidimensionalen Ansicht.

3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Treibdüse im Querschnitt.

4a bis 4g zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fangdüse in der Draufsicht, in der Seitenansicht, im Querschnitt und in dreidimensionalen Ansichten.

1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pulverfördervorrichtung im Querschnitt. Die Längsachse des Injektors ist mit LA gekennzeichnet. Über einen Förderluftanschluss 5, welcher über eine Schraubverbindung 6 mit dem Gehäuse 4 des Injektors verbunden ist, wird Förderluft FL durch einen Förderluftkanal 7 zu einer Treibdüse 1 geleitet.

Zusätzlich zum Förderluftanschluss 5 ist am Injektor ein Dosierluftanschluss 8 vorgesehen, welcher über eine Schraubverbindung 9 mit dem Gehäuse 4 verschraubt ist, und einen Dosierluftkanal 10 aufweist. Über den Dosierluftkanal 10 wird Dosierluft DL in einen weiteren Dosierluftkanal 14 geleitet, welcher durch die Mantelfläche einer Fangdüse 2 und das Gehäuse 4 gebildet wird.

Der Abstand 11 zwischen dem Förderluftauslass der Treibdüse 1 und dem Anfang des Mischrohrs 2.2 der Fangdüse 2 beträgt maximal 4,0 mm und vorzugsweise 3,0 mm.

Auf den Ansaugstutzen 15 kann ein Ansaugrohr gesteckt werden, welches in 1 nicht gezeigt ist. Um das Ansaugrohr im Bereich des Ansaugstutzens 15 abzudichten, sind zwei Dichtungen 19.1 und 19.2 am Ansaugstutzen 15 vorgesehen.

In 2 ist die Ausführungsform des Injektors gemäß 1 in einer dreidimensionalen Ansicht gezeigt.

Die Treibdüse 1 ist in 3 in einer vergrößerten Form im Querschnitt dargestellt. Die Treibdüse 1 weist einen Förderlufteinlass 11.1 auf, an den sich nacheinander ein stromaufwärtiger Kanalabschnitt 11.2, ein mittlerer Kanalabschnitt 11.3 und ein stromabwärtiger Kanalabschnitt 11.4 anschließen. Am Ende des stromabwärtigen Kanalabschnitts 11.4 befindet sich der Förderluftauslass, welcher auch als Treibdüsenauslass bezeichnet wird. Die Förderluft FL wird somit vom Förderluftkanal 7 kommend durch den Förderlufteinlass 11.1, den stromaufwärtigen Kanalabschnitt 11.2, den mittleren Kanalabschnitt 11.3 und den stromabwärtigen Kanalabschnitt 11.4 geleitet und strömt dann aus dem Treibdüsenauslass in Richtung der Fangdüse 2. Während die Förderluft FL zur Fangdüse 2 strömt, nimmt sie über den Ansaugkanal 3 des Injektors Pulver P auf. Dadurch wird Pulver P durch den Ansaugkanal 3, welcher sich im Ansaugrohr 15 des Injektors befindet, angesaugt.

Um den Förderluftkanal 7, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 nach außen abzudichten, ist zwischen der Treibdüse 1 und dem Gehäuse 4 ein Dichtring 18.1 vorgesehen. Um sicher zu stellen, dass die Förderluft FL ausschließlich durch den Förderluftkanal 7, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 in den Ansaugkanal 3 des Injektors strömt, ist zwischen der Treibdüse 1 und dem Gehäuse 4 ein weiterer Dichtring 18.2 vorgesehen.

In einer Ausführungsform der Treibdüse 1 hat der stromaufwärtige Kanalabschnitt 11.2 einen konstanten Durchmesser d₀ und der stromabwärtige Kanalabschnitt 11.4 einen konstanten Durchmesser d₁.

Der stromaufwärtige Kanalabschnitt 11.2 hat einen Durchmesser d₀, der im Bereich von 1,5 mm bis 3,0 mm liegt. Der stromabwärtige Kanalabschnitt 11.4 der Treibdüse 1 hat einen Durchmesser d₁, der kleiner oder gleich 1,4 mm ist. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser d₁ 1,2 mm. Der mittlere Kanalabschnitt 11.3, der den stromaufwärtigen Kanalabschnitt 11.2 mit dem stromabwärtigen Kanalabschnitt 11.4 verbindet, ist konisch geformt. Die Treibdüse 1 kann als Drehteil hergestellt werden. Um den Förderluftkanal 11.2, 11.3, 11.4 herzustellen, wird in die Treibdüse 1 ein entsprechend geformtes Loch gebohrt. Anschließend wird die Bohrung auf einer Seite mit Hilfe eines Pfropfens 17 luftdicht verschlossen.

Darüber hinaus weist die Treibdüse 1 auf ihrer Außenseite eine ringförmige Ausnehmung 11.5 auf, über die der Förderluftkanal 7 mit dem Förderlufteinlass 11.1 verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass beim Einbau der Treibdüse 1 in den Injektor nicht auf die Lage des Förderlufteinlasses 11.1 geachtet werden muss, weil dieser grundsätzlich immer über die ringförmige Ausnehmung 11.5 mit Förderluft FL versorgbar ist.

Wie in den 4a bis 4g zu erkennen ist, weist die Fangdüse 2 eine Schulter 2.8 mit einer ersten konisch verlaufenden Seite 2.6 und einer zweiten konisch verlaufenden Seite 2.7 auf. In der Schulter 2.8 befinden sich zwei Ausnehmungen 2.5, die als weitere Dosierluftkanäle dienen. Die Dosierluft DL strömt durch den Dosierluftkanal 10 und durch den weiteren Dosierluftkanal 14 sowie durch die beiden Dosierluftkanäle 2.5 bis zu einem Ringkanal 21, durch den sie entlang der Mantelfläche der Fangdüse 2 gleichmäßig verteilt wird. Der Ringkanal 21 wird durch die Mantelfläche der Fangdüse 2 und die Innenseite der Leithülse 12 gebildet. Anschließend strömt die Dosierluft DL durch einen Spalt, der sich zwischen der Mantelfläche der Fangdüse 2 und der Innenseite der Leithülse 12 befindet, in einen Pulverschlauch 20 und wird dort mit dem Gemisch aus Pulver P und Förderluft FL vermischt.

Zudem weist die Fangdüse 2 eine erste zylinderförmige Führungsfläche 2.10 und eine davon beabstandete zweite zylinderförmige Führungsfläche 2.11 auf. Die beiden Führungsflächen 2.10 und 2.11 und die konisch verlaufende Seite 2.6 sind vorgesehen, um die Lage der Fangdüse 2 im Injektor vorzugeben.

4a zeigt die erfindungsgemäße Fangdüse 2 in der Draufsicht. 4b zeigt die Fangdüse 2 in einer dreidimensionalen Ansicht und 4c die Fangdüse 2 in der Seitenansicht. In 4d ist die Fangdüse 2 gegenüber der Darstellung aus 4c um 90° gedreht gezeigt. Die 4e und 4f zeigen die Fangdüse 2 nochmals aus anderen Blickwinkeln in einer dreidimensionalen Ansicht. In 4g schließlich ist die Fangdüse 2 im Querschnitt dargestellt. Die Fangdüse 2 weist eine Mündung 2.1 mit einem Radius R auf. Der Bereich der Mündung 2.1 erstreckt sich somit von der stromaufwärtigen Stirnseite der Fangdüse 2 stromabwärts in der Fangdüse bis zum Ende der Krümmung mit dem Radius R. Unmittelbar an die Mündung 2.1 schließt sich ein stromaufwärtiger Kanalabschnitt 2.2 an, der auch als Mischrohr bezeichnet wird. Daran wiederum schließt sich ein konischer Kanalabschnitt 2.3 an, der als Diffusor ausgebildet ist. Der Auslass des Diffusors ist mit dem Bezugszeichen 2.4 gekennzeichnet. Der Radius R im Mündungsbereich 2.1 beträgt zwischen 0,5 und 2,0 mm. Der Radius R hat einen Einfluss auf den Pulverdurchsatz. Die Länge 12 des Mischrohrs 2.2 beträgt zwischen 10 und 14 mm. Vorzugsweise beträgt sie 12 mm. Die Länge 12 des Mischrohrs 2.2 ist somit die Länge des Bereichs, in dem der Durchmesser d₂ konstant ist. Der Durchmesser d₂ des Mischrohrs 2.2 ist kleiner oder gleich 3,5 mm.

Um den Dosierluftkanal 10, 14 stromaufwärts gegenüber dem Ansaugkanal 3 abzudichten, befindet sich am stromaufwärtigen Ende der Fangdüse 2 eine Dichtung 16.

Die Fangdüse 2 ist zum Teil im Gehäuse 4 des Injektors angeordnet und wird über eine Leithülse 12 und eine Überwurfmutter 13 mit dem Gehäuse 4 des Injektors verspannt.

Die Überwurfmutter 13 weist auf ihrer Innenseite ein Gewinde 13.1 auf, über das sie mit dem Gehäuse 4 des Injektors verschraubbar ist.

Die Leithülse 12 kann innen aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen und auf der Außenseite von einer Schicht aus elektrisch leitendem Material oder einer elektrisch leitenden Hülse umgeben sein. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften einer solchen elektrisch leitenden Hülse sind im deutschen Gebrauchsmuster DE 202 04 116 beschrieben. Statt dessen kann auch die gesamte Leithülse 12 aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt werden.

Die Leithülse 12 kann mittels der Überwurfmutter 13, welche ebenfalls elektrisch leitend ist, am geerdeten Gehäuse 4 des Injektors elektrisch befestigt sein. Dadurch wird elektrische Ladung, die durch Reibung zwischen dem Pulver und dem Schlauch entsteht, abgeleitet.

Die Leithülse 12 weist am stromabwärtigen Ende zwei Rippen 12.1 und 12.2 auf, die dazu dienen, den Pulverförderschlauch 20 zu fixieren. Es ist vorgesehen, dass die Leithülse 12 und die Überwurfmutter 13 bei der Demontage am Schlauch 20 verbleiben. Wird also der Schlauch 20 mit Hilfe der Überwurfmutter 13 vom Injektorgehäuse 4 getrennt, verbleiben die Überwurfmutter 13 und die Leithülse 12 am Schlauch 20, wohingegen die Fangdüse 2 im Injektorgehäuse 4 bleibt.

Im montierten Zustand drückt die Überwurfmutter 13 die konisch verlaufende Fläche 12.3 der Leithülse 12 auf die ebenfalls konisch verlaufende Seite 2.7 der Fangdüse 2. Dadurch wird die zweite konische verlaufende Seite 2.6 der Fangdüse 2 auf einen konischen Anschlag 4.1 gedrückt, der sich im Injektorgehäuse 4 am stromabwärtigen Ende befindet.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Injektors kann Pulver über einen Pulverschlauch 20 mit einem Innendurchmesser von 7 bis 12 mm über Distanzen von bis zu 30 m bis zur Pulversprühpistole gefördert werden.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

1

Treibdüse

2

Fangdüse

2.1

Mündung/Einlass

2.2

Mischrohr

2.3

Diffusor

2.4

Auslass

2.5

Dosierluftkanal

2.6

erster Außenkonus

2.7

zweiter Außenkonus

2.8

Schulter

2.9

Ringnut

2.10

erste zylindrische Führung

2.11

zweite zylindrische Führung

3

Ansaugkanal

4

Injektorgehäuse

4.1

Innenkonus

5

Förderluftanschluss

6

Schraubverbindung

7

Förderluftkanal

8

Dosierluftanschluss

9

Schraubverbindung

10

Dosierluftkanal

11.1

Förderlufteinlass

11.2

stromaufwärtiger Kanalabschnitt

11.3

mittlerer Kanalabschnitt

11.4

stromabwärtiger Kanalabschnitt

11.5

ringförmige Ausnehmung

12

Leithülse

12.1, 12.2

Rippen

12.3

Innenkonus

13

Überwurfmutter

13.1

Gewinde

14

Dosierluftkanal

15

Ansaugstutzen

16

Dichtring

17

Pfropfen

18.1, 18.2

Dichtungen

19.1, 19.2

Dichtungen

20

Schlauch

21

Ringkanal

DL

Dosierluft

FL

Förderluft

P

Beschichtungspulver

LA

Längsachse

R

Radius

11

Abstand

12

Länge

d0

Durchmesser

d1

Durchmesser

d2

Durchmesser