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1. WO2020114956 - AUFFANGVORRICHTUNG FÜR SPÜLMEDIEN EINES ZERSTÄUBERS

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

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BESCHREIBUNG

AUFFANGVORRICHTUNG FÜR SPÜLMEDIEN EINES ZERSTÄUBERS

Die Erfindung betrifft eine Auffangvorrichtung zum Auffangen von fluiden Medien (z.B. Spülmittel, Lackreste), die beim Reinigen (z.B. Kurzspülen, Farbwechselspülen) eines Zerstäubers (z.B. Rotati onszerstäuber) in einer Lackieranlage anfallen. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechen des Betriebsverfahren.

In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden zur Lack applikation üblicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die einen Sprühstrahl des zu applizieren den Lacks abgeben. Bei einem Farbwechsel und bei Betriebsunterbrechungen beispielsweise wäh rend der Nacht oder während des Wochenendes müssen diese Rotationszerstäuber innen gespült und außen gereinigt werden, um Lackablagerungen und Verunreinigungen durch Restfarbe zu ver meiden. Dabei werden die innenliegenden Kanäle des Rotationszerstäubers üblicherweise mit ei nem Spülmittel gespült, um die in dem Rotationszerstäuber verbliebene Farbe auszuspülen. Früher gingen diese Spülvorgänge der Rotationszerstäuber in die sogenannte Nassauswaschung unter der Lackierkabine. Seit der Einführung von Trockenauswaschungen ist dies jedoch nicht mehr möglich, so dass hierzu separate Auffangvorrichtungen (z.B. Trichter) eingesetzt werden. Teilweise werden Geräte, die zur Außenreinigung des Zerstäubers dienen und beispielsweise in EP 1 367 302 A2 be schrieben sind, zum Auffangen der Medien der Spülprozesse verwendet. Für einen Reinigungs- bzw. Spülvorgang wird der zu reinigende Rotationszerstäuber von einem Lackierroboter in das Reini gungsgerät eingeführt und dann in dem Reinigungsgerät gereinigt.

Diese bekannte Technologie z.B. mit Trichtern zum Auffangen der Spülmedien ist jedoch mit ver schiedenen Nachteilen verbunden. Wird Zweikomponentenmaterial (2K-Material) aus dem Zer stäuber in den Trichter gespült, muss verhindert werden, dass dieses in dem Trichter aushärtet. Dazu muss der Trichter mit Lösungsmittel (Schmutzverdünner) versorgt werden, was energetisch teuer ist. Darüber hinaus erzeugt auch die anschließende Aufbereitung der Reste von Lack und Lö sungsmittel einen hohen Kostenaufwand. Um den Energieaufwand gering zu halten, wird das Löse mittel zum Freihalten der Trichter vom Farbmischraum aus getaktet, was eine komplexe Kommu nikation mit der Robotersteuerung erfordert. Weiterhin besteht die Gefahr, dass die Trichter ver stopfen, beispielsweise durch zu viel Vaseline, Tücher, Lappen, Abfall, etc. Schließlich führen die bekannten Reinigungsgeräte in der Lackierkabine zu Emissionen von flüchtigen organischen Ver bindungen (VOC: Volatile Organic Compounds).

Werden die Spülprozesse in einem Reinigungsgerät zur Reinigung der Zerstäuberaußenfläche durchgeführt, besteht beim Spülen von 2K-Material die Gefahr, dass evtl, bewegte Teile oder Bau teile mit Öffnungen (z.B. Düsen) sich zusetzen und die Reinigungsfunktion des Geräts nicht mehr gegeben ist.

Zum Stand der Technik ist auch hinzuweisen auf US 2012/0042912 Al.

Schließlich offenbart EP 1 346 777 Al eine Messvorrichtung, die gemäß dem Oberbegriff von An spruch 1 ausgebildet ist und auch eine Reinigung eines Zerstäubers ermöglicht. Hierbei ist an der Unterseite des Auffangbehälters ein Ablauf angeordnet, der durch eine Klappe während eines Rei nigungsvorgangs geschlossen ist und nach einem Reinigungsvorgang geöffnet wird, damit Beschich tungsmittelreste in den Ablauf austreten können. Nachteilig ist hierbei die Tatsache, dass die Ab laufleitung gespült werden muss.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Auffangvorrich tung für das ausgespülte Lackmaterial (vorrangig 2K) und ein entsprechendes Betriebsverfahren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Auffangvorrichtung gemäß dem Hauptanspruch und ein entsprechendes Betriebsverfahren gelöst.

Die Erfindung beruht auf der technisch-physikalischen Erkenntnis, dass bei den bekannten Reini gungsgeräten und Auffangvorrichtungen während des Spülprozesses feuchte, turbulente Luft in nerhalb der Auffangvorrichtung entsteht, die sich in Form von Feuchtigkeit auf dem Zerstäuberge häuse absetzen kann. Diese Feuchtigkeit auf dem Zerstäubergehäuse führt jedoch zu erhöhter Ver schmutzung der Außenhülle des Zerstäubers beim Lackieren. Darüber hinaus kann es aufgrund der Feuchtigkeit auf der Außenhülle des Zerstäubers zu Hochspannungsstörungen der elektrostati schen Beschichtungsmittelaufladung kommen. Schließlich kann die Feuchtigkeit auf der Außenhülle des Zerstäubers auch zu Fehlerbildern der lackierten Oberfläche führen. Die Erfindung zielt deshalb auch darauf ab, diese feuchte, turbulente Luft in der Auffangvorrichtung zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Auffangvorrichtung weist zunächst in Übereinstimmung mit den eingangs beschriebenen bekannten Auffangvorrichtungen (z.B. Trichter) einen weitgehend geschlossenen Auffangbehälter auf, der vorzugsweise an seiner Oberseite eine Einführöffnung aufweist, durch die der Zerstäuber für einen Spülvorgang in den Auffangbehälter eingeführt werden kann. Die seitliche Behälterwandung des Auffangbehälters begrenzt den Auffangbehälter hierbei nach außen und ist für Lack im Wesentlichen undurchlässig, um bei einem Spülvorgang einen Lackaustritt aus dem Auf fangbehälter zu verhindern.

Die erfindungsgemäße Auffangvorrichtung unterscheidet sich nun von der eingangs beschriebenen bekannten Auffangvorrichtung (z.B. mit einem Trichter) dadurch, dass die seitliche Behälterwan dung des Auffangbehälters mindestens teilweise luftdurchlässig ist, damit feuchte Luft aus dem In nenraum des Auffangbehälters nach außen entweichen kann. Dadurch wird vorteilhaft verhindert, dass sich während eines Spülvorganges Feuchtigkeit auf der Außenhülle des zu reinigenden Zer stäubers absetzen kann, da derartige Feuchtigkeit mit den vorstehend beschriebenen Problemen verbunden ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Luftdurchlässigkeit der Behälter wandung durch zahlreiche Luftaustrittsöffnungen in der Behälterwandung erreicht, so dass die feuchte Luft aus dem Innenraum des Auffangbehälters durch die Luftaustrittsöffnungen nach au ßen entweichen kann.

Beispielsweise kann die Anzahl der Luftaustrittsöffnungen größer als 10, 20 oder 50 sein, um eine ausreichende Luftdurchlässigkeit zu erreichen.

Vorzugsweise beträgt der Gesamtquerschnitt der Luftaustrittsöffnungen mindestens 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% der gesamten Wandfläche der Behälterwandung, um eine ausrei chende Luftdurchlässigkeit der Behälterwandung zu erreichen.

Ein großer Vorteil des Auffangbehälters ist, dass er über keine Medienzuleitungen verfügt, wodurch keine Softwareansteuerung nötig ist und eine Nachrüstung ohne zusätzliche Ventile oder Ver-schlauchung erfolgen kann.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Querschnitt der einzelnen Luftaus trittsöffnungen nicht einheitlich, d.h. die einzelnen Luftaustrittsöffnungen weisen unterschiedliche Querschnitte auf. Vorzugsweise ist der Querschnitt der Luftaustrittsöffnungen nahe der Einführöff nung des Auffangbehälters (d.h. oben) am größten und nimmt dann in einer oder mehreren Stufen in der Einführrichtung (d.h. nach unten) ab, um im Mittelbereich ein Minimum zu erreichen. An schließend nimmt der Querschnitt der Luftaustrittsöffnungen dann zum Boden des Auffangbehäl ters hin wieder zu und zwar vorzugsweise in einer einzigen Stufe. Die Luftaustrittsöffnungen können also beispielsweise vier unterschiedlich große Querschnitte aufweisen. Hierbei ist zu erwähnen, dass der Querschnitt der einzelnen Luftaustrittsöffnungen vorzugsweise nur entlang der Einführ richtung variiert, wohingegen der Querschnitt der einzelnen Luftaustrittsöffnungen in Umfangsrich tung des Auffangbehälters vorzugsweise einheitlich ist.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Luftaustrittsöffnungen einen bestimmten Strömungswider stand bilden und dadurch die Austrittsgeschwindigkeit der durch die Luftaustrittsöffnung ausströ menden Luft verringern. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Behälterwandung einen flächigen Lackfilter aufweist, der den Lack in dem Lackfilter zurückhält und dadurch verhindert, dass der Lack aus dem Auffangbehälter nach außen austritt. Die Austrittsgeschwindigkeit der durch die Luftaustrittsöffnungen aus dem Auffangbehälter ausströmenden Luft ist deshalb vorzugsweise klei ner als 5m/s, 4m/s, 3m/s, 2m/s oder sogar kleiner als 1m/s. In dem bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung liegt die Austrittsgeschwindigkeit der ausströmenden Luft im Bereich von 0,05m/s bis 2m/s, wobei sich ein Wert von im Wesentlichen 0,5m/s als vorteilhaft erwiesen hat.

Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass die Behälterwandung in der Regel einen flächigen Lackfilter aufweist, um trotz der Luftdurchlässigkeit der Behälterwandung zu verhindern, dass Lack aus dem Innenraum des Auffangbehälters nach außen austritt. Vorzugsweise ist dieser Lackfilter an der Innenseite der Behälterwandung angeordnet, jedoch besteht grundsätzlich auch die Möglich keit, dass der Lackfilter an der Außenseite der Behälterwandung angebracht ist.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem Lackfilter um Filter matten, welche die Behälterwandung bedecken, wobei derartige Filtermatten an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.

Es ist jedoch zu erwähnen, dass der Lackfilter (z.B. Filtermatten) die Luftaustrittsöffnungen vollstän dig bedecken sollte, um einen störenden Lackaustritt zu vermeiden.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Lackfilter (z.B. Filtermatten) vorzugsweise auswechselbar ist. Dies ist sinnvoll, da der Lackfilter im Betrieb mit dem aufgefangenen Lack zunehmend zusetzt, so dass der Lackfilter (z.B. Filtermatten) rechtzeitig vor dem vollständigen Zusetzen ausgewechselt werden sollte.

Ferner ist zu erwähnen, dass der Lackfilter den Lack mit einem bestimmten quantitativen Aufnah mevermögen aufnehmen kann, d.h. der Lackfilter kann eine bestimmte Menge des Lacks bis zum Zusetzen des Lackfilters aufnehmen. Vorzugsweise ist dieses quantitative Aufnahmevermögen des Lackfilters wesentlich größer als die bei einem Spülvorgang anfallende Lackmenge, insbesondere um den Faktor 2, 3, 4, 5, 10, 20 oder 50 bis über 1000. Dies ist sinnvoll, damit der Lackfilter nicht oft ausgewechselt werden muss.

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass sich der Lackfilter (z.B. Filtermatten) vorzugsweise über die komplette seitliche und untere Behälterwandung erstreckt.

Gemäß der Erfindung weist der Auffangbehälter einen Ablauf auf, der vorzugsweise an der Unter seite des Auffangbehälters angeordnet ist und zur Abführung von Lackresten und/oder von Spül mittel dient.

Da der Großteil des Lacks in dem Lackfilter (z.B. Filtermatten) aufgefangen wird, gelangt nur sehr stark verdünntes Lackmaterial durch den Ablauf in die Rückführung. Dies bietet den Vorteil, dass die Rückführung nicht gespült werden muss, da das Lackmaterial so sehr verdünnt ist, dass es nicht in den Leitungen verklebt. Dies spart in hohem Maße Energie und Material für die Versorgung und Aufbereitung von Schmutzverdünner.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die üblichen Rotationszerstäuber im Bereich zwischen dem rotie renden Glockenteller und dem Lenkluftring üblicherweise ein Unterdruckgebiet aufweisen. Bei ei nem Spülvorgang kann dieses Unterdruckgebiet dazu führen, dass feuchte Luft aus dem Auffang behälter heraus an die Zerstäuberoberfläche gezogen wird, was unerwünscht ist. Der zu spülende

Zerstäuber wird deshalb vorzugsweise so weit in den Auffangbehälter eingeführt, dass sich das Un terdruckgebiet des Zerstäubers bei einem Reinigungsvorgang innerhalb des Auffangbehälters be findet. Dadurch wird verhindert, dass das Unterdruckgebiet zwischen dem Glockenteller und dem Lenkluftring zum Austreten von feuchter Luft aus dem Auffangbehälter führt. Der Auffangbehälter weist deshalb vorzugsweise eine ausreichende Eintauchtiefe auf, um dieses tiefe Einführen des zu spülenden Zerstäubers zu ermöglichen.

Wegen des vorstehend beschriebenen Unterdruckgebiets zwischen dem rotierenden Glockenteller und dem Lenkluftring des Rotationszerstäubers sollte es bei einem Spülvorgang auch möglich sein, dass Umgebungsluft in den Auffangbehälter einströmen kann. Die Einführöffnung des Auffangbe hälters ist deshalb vorzugsweise deutlich größer als der stirnseitige Außendurchmesser des Zerstäu bergehäuses ("Tubus"), damit durch den dazwischen verbleibenden Ringspalt Umgebungsluft in den Auffangbehälter einströmen kann. Der Innendurchmesser der Einführöffnung des Auffangbe hälters ist deshalb vorzugsweise größer als 150%, 200%, 250% oder 300% des stirnseitigen Außen durchmessers des Zerstäubergehäuses.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Auffangbehälter ein ausreichend großes Innenvolumen auf weisen sollte. So entsteht bei einem Spülvorgang eine bestimmte Luftmenge, da beispielsweise Luft aus den Lenkluftdüsen des Zerstäubers abgegeben wird. Das Innenvolumen des Auffangbehälters sollte deshalb mindestens ein Drittel und/oder höchstens das Doppelte der Reinigungsluftmenge betragen, die bei einem Reinigungsvorgang anfällt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt das Innenvolumen des Auffangbehälters im Wesentlichen zwei Drittel der Luft menge, die bei einem einzelnen Spülvorgang anfällt. Bei unterschiedlichen möglichen Spülvorgän gen mit verschiedenen Parametern erfolgt diese Anpassung vorzugsweise in Bezug auf den Spül vorgang mit der größten Luftmenge.

Ferner ist zu erwähnen, dass bei dem erfindungsgemäßen Auffangbehälter vorzugsweise der Durchmesser und die Höhe im Wesentlichen gleich sind.

An seiner Oberseite ist der Auffangbehälter im Betrieb in der Regel durch einen Deckel verschlos sen, wobei sich in dem Deckel die Einführöffnung befindet. Dieser Deckel kann von außen betrach tet wahlweise eben, konkav oder konvex sein und hat die Aufgabe, einen Austritt von VOCs aus dem Auffangbehälter zu verhindern.

Die Erfindung beansprucht jedoch nicht nur Schutz für die vorstehend beschriebene Auffangvor richtung. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein entsprechendes Betriebsverfah ren. Die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ergeben sich im Wesentlichen be reits aus der vorstehenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung, so dass auf eine vollständige separate Beschreibung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens verzichtet werden kann.

Es ist jedoch zu erwähnen, dass bei einem Zerstäuber mit einer elektrostatischen Beschichtungs mittelaufladung im Betrieb die Gefahr eines Funkenüberschlags besteht. Der zu spülende Zerstäu ber mit der elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung darf deshalb nur in den Auffangbehäl ter eingeführt werden, wenn die elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung abgeschaltet ist, d.h. wenn der Zerstäuber spannungslos ist. Hierbei ist zu erwähnen, dass der Zerstäuber üblicher weise von einem Lackierroboter in den Auffangbehälter eingeführt wird, wobei der Lackierroboter von einer Robotersteuerung angesteuert wird. Die Erfindung sieht nun vorzugsweise vor, dass die Robotersteuerung bei eingeschalteter Beschichtungsmittelaufladung einen Sperrraum um den Auf fangbehälter definiert, so dass der Zerstäuber bei eingeschalteter Beschichtungsmittelaufladung nicht in den Auffangbehälter eingeführt werden kann, um einen Funkenüberschlag zu vermeiden.

Besonders vorteilhaft eignet sich die Erfindung zum Auffangen der Spülmedien von Zerstäubern (z.B. Rotationszerstäuber), die Zweikomponentenlacke applizieren. Die Erfindung ist jedoch in glei cher Weise auch geeignet zum Auffangen der Spülmedien von Zerstäubern, die Einkomponenten lacke applizieren.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung von schräg oben,

Figur 2 eine Perspektivansicht der Auffangvorrichtung aus Figur 1 von schräg unten, sowie

Figur 3 eine aufgeschnittene Perspektivansicht der Auffangvorrichtung aus den Figuren 1 und 2.

Im Folgenden wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Auffangvor richtung beschrieben, wie es in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist.

Die erfindungsgemäße Auffangvorrichtung dient zum Auffangen der Spülmedien eines Rotations zerstäubers, der in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen einge setzt wird. Die erfindungsgemäße Auffangvorrichtung wird deshalb vorzugsweise innerhalb einer Lackierkabine beispielsweise am Boden der Lackierkabine vorzugsweise bodeneben angeordnet.

Die Auffangvorrichtung weist zunächst einen topfförmigen Auffangbehälter 1 auf, der zylindrisch geformt ist. Der Auffangbehälter 1 wird hierbei seitlich außen durch eine Behälterwandung 2 be grenzt, die an sich undurchlässig für Lack und Luft ist und in der Regel aus Stahl besteht. In der Behälterwandung 2 des Auffangbehälters 1 befinden sich jedoch zahlreiche Luftaustrittsöffnungen 3-6, um den Austritt von feuchter Luft aus dem Innenraum des Auffangbehälters 1 nach außen zu ermöglichen, wie noch detailliert beschrieben wird.

An seiner Oberseite ist der Auffangbehälter 1 durch einen Deckel 7 verschlossen, wobei sich in dem Deckel 7 eine Einführöffnung 8 zum Einführen eines Rotationszerstäubers befindet. In diesem Aus führungsbeispiel ist der Deckel 7 am Umfangsrand der Einführöffnung 8 von außen betrachtet kon kav ausgebildet, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Deckel 7 von außen betrachtet konvex oder eben ausgebildet ist.

An seiner Unterseite weist der Auffangbehälter 1 einen Ablauf 9 auf, der mit einer Rückführung verbunden ist, um Reste von Lack und Lösemittel in die Rückführung abführen zu können.

An der Innenseite der Behälterwandung 2 ist die Behälterwandung 2 mit Filtermatten 10 bedeckt, die verhindern, dass Lack aus dem Innenraum des Auffangbehälters 1 durch die Luftaustrittsöffnun gen 3-6 nach außen austreten kann. Die Filtermatten 10 fangen also einen Großteil des im Betrieb anfallenden Lacks auf. Dies ist auch vorteilhaft, weil so durch den Ablauf 9 nur geringe Restmengen des Lacks abgeführt werden müssen, so dass die Rückführung nicht gespült werden muss, da das Lackmaterial in der Rückführung so sehr verdünnt ist, dass es nicht in den Leitungen verklebt. Dies spart enorm Energie und Material für die Versorgung und Aufbereitung von Schmutzverdünner.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Querschnitt der einzelnen Luftaustrittsöffnungen 3-6 nicht ein heitlich konstant ist. Vielmehr variiert der Querschnitt der einzelnen Luftaustrittsöffnungen 3-6 ent lang der Einführrichtung, die in Figur 3 durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. So weisen die Luft austrittsöffnungen 3 an der Oberseite des Auffangbehälters 1 den größten Querschnitt auf. Der Querschnitt der entlang der Einführrichtung folgenden Luftaustrittsöffnungen 4 ist dann noch un gefähr halb so groß. Die folgenden Luftaustrittsöffnungen 5 haben dann einen Querschnitt, der nur ungefähr einem Viertel des Querschnitts der Luftaustrittsöffnungen 4 entspricht. Entlang der Ein führrichtung folgen dann schließlich die Luftaustrittsöffnungen 6, die wieder einen größeren Quer schnitt haben, der ungefähr doppelt so groß ist wie der Querschnitt der Luftaustrittsöffnungen 5. Der Querschnitt der Luftaustrittsöffnungen 3-6 nimmt also in Einführrichtung von der Einführöff nung 8 ausgehend zunächst ab und erreicht dann bei den Luftaustrittsöffnungen 5 ein Minimum, um dann anschließend wieder zuzunehmen. Diese Gestaltung des Querschnitts der Luftaustritts öffnungen 3-6 hat sich im Betrieb aus strömungsdynamischen Gründen als vorteilhaft erwiesen.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Filtermatten 10 die Behälterwandung im Bereich der Luftaus trittsöffnungen 3-6 vollständig bedecken, um einen Lackaustritt zu vermeiden. Darüber hinaus be decken die Filtermatten 10 vorzugsweise auch den Boden des Auffangbehälters 1, so dass Lack nur nach dem Passieren der Filtermatten 10 in den Ablauf 9 gelangen kann.

Bezugszeichenliste:

1 Auffangbehälter

2 Behälterwandung des Auffangbehälters

3-6 Luftaustrittsöffnungen in der Behälterwandung

7 Deckel des Auffangbehälters

8 Einführöffnung in dem Deckel des Auffangbehälters

9 Ablauf

10 Filtermatten