Einrichtung für die Ausführung von Oberflächenbehandlungen unter Verwendung einer Flüssigkeit Die bei der industriellen Oberflächenbehand lung verwendeten Flüssigkeiten umfassen im wesent lichen Farben, zum Beispiel für Grundierungen, Lacke, verschiedene Emulsionen, sowie alkalische und saure Lösungen.
Sie hat den Zweck, Oberflächen bleibend zu schützen oder zu verschönern (Grundierungen, Lackierungen), vorübergehend zu schützen oder schutzverbessernd zu wirken (Passivieren, Phos- phatieren) sowie, da wo erforderlich, Oberflächen vorzubehandeln (Waschen, Entfetten).
Die Oberflächenbehandlung erfolgt vorwiegend durch Tauchen und Spritzen, wenn vom seltener werdenden Streichen und dem elektrostatischen Spritzen abgesehen wird.
Die Beschreibung der Einrichtung nach der Erfindung benutzt das Wort Flüssigkeiten im vor stehenden umfassenden Sinne, ob es sich nun um flüchtige organische Lösungsmittel oder wässerige Lösungen handelt.
Von den der Vollständigkeit halber vorstehend aufgeführten Behandlungsverfahren wird im Zu sammenhang mit der Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung nur auf die beiden weitaus häufigsten Verfahren - den Spritzauftrag auf Ober flächen und den Tauchauftrag durch Einsenken der Stücke - eingegangen.
Entsprechend den Anforderungen, den Stück arten usw. wird in der Praxis meistens das eine oder andere dieser Verfahren (Spritzen/Tauchen) ange wendet.
Beide Verfahren weisen eine Reihe von Nach teilen auf, die sowohl das durch sie erzielbare Er gebnis als auch den Ausführungsvorgang selbst be treffen. Beim Tauchen wirken sich nachteilig aus: Die geringe oder fehlende Relativbewegung zwischen Flüssigkeit und Oberfläche, was ein Eindringen der Flüssigkeit in Poren und Unebenheiten der Stück oberfläche verhindert, wodurch bei bleibenden Auf trägen (Farben) deren Haftung und zum Beispiel beim Waschen die Reinigungswirkung der Wasch lösungen beeinträchtigt werden.
Zudem verhindern Lufttaschen stellenweise das Eindringen der Flüssigkeit. Die nach dem Ausheben der Stücke meist schnell einsetzende Trocknung der Flüssigkeitsaufträge führt zu ungleichmässigem Ab fluss oder Verlauf und Tropfenbildung. Das Tauch verfahren benötigt zudem grosse Flüssigkeitsmengen für die Wannenfüllungen, was zu Verlusten durch Verschmutzungen, Absetzen und Alterung der Flüssigkeit führt. Die Behandlung durch Spritzen verursacht hohe Zerstäubungsverluste, und bei flüch tigen Flüssigkeiten, wie Grundier- und Lackfarben, erfolgt der Auftrag auf die Stückoberfläche in einem, durch die Zerstäubung verursachten, halb trockenen Zustand.
Ein eigentliches Hineinfliessen der Flüssigkeiten in Stückritzen (Zusammenbaustellen usw.) und in Unebenheiten der Oberflächen, kann nicht mehr stattfinden. Aufgespritzte Farbfilme sind deshalb auch selten homogen, sondern durch den Zerstäubungsvorgang mikroskopisch porenhaltig, was deren Schutzwirkung beeinträchtigt. Das über wiegend gehandhabte manuelle Aufspritzen wird durch die benötigte Arbeitskraft und die Kosten für .Lüftung, Pressluft usw. belastet.
Darüber hinaus werden die einzelnen Phasen dieser Behandlungen, wie das eigentliche Aufsprit zen oder Tauchen selbst, das Abdunsten und beim Tauchen das Abtropfen sowie das Trocknen noch vorwiegend in getrennten Einrichtungen ausgeführt, was sowohl beim manuellen Tauchen und Spritzen als auch beim Arbeiten mit Stückfördervorrichtun- gen nachteilige Stückhandhabungen und Transporte zwischen den Einrichtungen sowie Oberflächenver- staubungen auf den Wegstrecken zur Folge hat.
In den bislang für die Flüssigkeitszuführung durch Zerstäubung benutzten Einrichtungen kann bei tragbaren Flüssigkeitsverlusten nur die Behand lung mit wässerigen Flüssigkeiten erfolgen. Diese Einrichtungen sind der Behandlung grösserer Serien ähnlicher Stückformen meist starr angepasst.
Die Einrichtung nach der Erfindung bezweckt, Oberflächenbehandlungen vermittels verschiedener und speziell auch flüchtiger Flüssigkeiten, wie Far ben, während des Stückfördervorganges durch ma schinelle Flüssigkeitszufuhr im Umlaufverfahren aus zuführen. Ferner die sich bei Verwendung von Flüssigkeiten ergebenden Behandlungsstufen, wie Auftragen, Ablaufen, Abtropfen, Verlaufen, Ab- dunsten sowie Trocknen oder Antrocknen der Flüs sigkeit in der gleichen Einrichtung und damit ohne dazwischenliegende Unterbrechungen durch Trans porte und Handhabungen ablaufen zu lassen.
Dies setzt eine Einrichtung voraus, die Flüs sigkeiten in bezug auf Druck, Menge und Tem peratur regelbar so auf die Stückoberflächen über trägt, dass sie zum Beispiel auch leicht flüchtige Flüssigkeiten, durch entsprechende rohrförmige Or gane für Flüssigkeitsaustritt, mit geringerem Druck auf die Oberflächen auffliessen lässt und die durch ihre Bauart und ihre Verlängerung über ihren ersten Teil für Flüssigkeitsauftrag hinaus, auch die Aus führung der nachfolgenden, zum Flüssigkeitsauf trag dazugehöriger Phasen der Oberflächenbehand lung ermöglicht.
Nach der Erfindung ist eine Einrichtung für die Ausführung von Oberflächenbehandlungen un ter Verwendung einer Flüssigkeit mit einer Förder- vorrichtung für die zu behandelnden Teile, insbe sondere zum Vorbehandeln, Grundieren und Lackie ren von Stückoberflächen vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Verschalung, die die Stückförderzone eines maschinell angetriebenen Stückförderers tunnelförmig umschliesst, mit zum mindesten einem Flüssigkeitsbehälter sowie mit Mit teln zum Zuführen von Flüssigkeiten und Luft an die Stückoberflächen zusammengebaut ist,
wobei ein erster Verschalungsteil innseitig Verteiler mit mehreren Öffnungen zum regelbaren Austritt der Flüssigkeit aufweist, die an zum mindesten eine von einer Flüssigkeitspumpe kommende Zuleitung angeschlossen sind, und Mittel zum Zurückführen der überschüssigen Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbe hälter vorgesehen sind, während ein nachfolgender zweiter Verschalungsteil mit mindestens einem Luft kanal und mindestens einem Ventilator für die Schaffung der in diesem zweiten Verschalungsteil erforderlichen Luftverhältnisse ausgerüstet ist.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbei spiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig.1 die Seitenansicht einer Einrichtung, bei teilweise aufgeschnittener Verschalung, Fig.2 den Schnitt dieser Einrichtung nach der Linie a-a in Fig. 1, Fig.3 die Seitenansicht eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels der Einrichtung, bei teilweise wegge schnittener Verschalung.
Die Ausführungsform der Einrichtung gemäss Fig. 1 zeigt in ihrem obern Teil eine Verschalung 1 und eine diese tunnelförmige Verschalung 1 durch laufende Stückfördervorrichtung 2, mit beispiels weise eingezeichnetem Werkstück 3. In ihrem un tern Teil wird die Einrichtung im wesentlichen aus einem Flüssigkeitsbehälter 4 und den die Verscha lung 1 tragenden Füssen gebildet. Der Flüssigkeits behälter 4 weist einen Behältervorbau 4a auf, der mit einem Deckel versehen ist. Aus dem Behälter vorbau 4a führt eine Flüssigkeitsleitung 5, über die Flüssigkeitspumpe 6 in den obern Teil der Ver schalung 1, wo sie in zwei flexible Verbindungs leitungen 7 einmündet, die ihrerseits in die Organe für Flüssigkeitsverteilung und Austritt münden.
Die Flüssigkeitsverteiler 8 und Austritte 9 sind hier in der Form einer Rohrgruppe, die mit rohrförmi- gen Düsen bestückt ist, ausgebildet. Sie ist in der an der Verschalung 1 angeordneten Tragvorrichtung 10 schwenkbar und versetzbar gelagert.
Eine Verstellvorrichtung 11, die hier als Spindel mit Gewinde vorgesehen ist, ist mit den Organen für Flüssigkeitsverteilung 8 verbunden und durch bricht die Verschalung 1 so, dass die Spindel von ausserhalb der Verschalung 1 bedient werden kann, wodurch die Stellung der Organe für Flüssigkeits verteilung 8 verändert werden kann.
Die Flüssigkeitsleitung 5 weist eine Abzweigung 12 auf, die in den Flüssigkeitsbehälter 4 zurück führt. Die Flüssigkeitsleitungen 5 und 12 sind mit Absperrventilen für Durchflussregelung versehen. In der Unterseite der Verschalung 1 sind Auffang bleche 15 für den Flüssigkeitsrückfiuss in den Be hälter 4 angeordnet. In den Flüssigkeitsbehälter 4 führen Heizschlangen 14, die als Wärmeaustauscher für Heisswasser, Dampf oder eine andere Energie form ausgeführt werden können.
Ein Ventilator 17 steht über einen Abluftkanal mit der Verschalung 1 in Verbindung und dient dem Absaugen von Dünsten. Der dem Flüssigkeits- aufspritzen nachfolgende Verschalungsteil 1, der dem Abtropfen, Verlaufen, Abdunsten und Trocknen der Flüssigkeit dient, enthält Verteiler für Luft 18, die hier in Form von Luftkanälen, die an der Innen seite der Verschalung 1 angeordnet sind und die mit Luftaustrittsöffnungen 19 versehen sind, aus gebildet wurden.
Diese Verteiler 18 können auch versetzbar ange ordnet werden, wobei dann die Versetzbarkeit durch eine flexible Luftzuleitung 21 gewährleistet wird. In die Verschalung 1 münden unten und oben Luft kanäle 22, durch die für die Trocknung der Stück oberflächen benutzte Luft über die Luftzuleitung 21 und die Luftaustrittsöffnungen 19 im Umluft verfahren zirkuliert. Die dazu erforderliche Luft- bewegung wird durch den Ventilator 23, der die Luft über die Heizelemente 24 drückt, erzeugt.
Die Verbindung zwischen dem untern und obern Teil der Verschalung 1 stellt der senkrechte Luft kanal 22 her, der ein- oder beidseitig vom Förderer 2 geführt werden kann. Die Form der Verteiler für Luft und die Zahl und Form der Luftaustrittsöff- nungen 19 werden entsprechend den jeweiligen An forderungen, wie geförderte Luftmenge, deren Tem peratur, die Oberflächenform der Teile usw. be stimmt. In gewissen Fällen geraten die Luftheiz- elemente 24 in Wegfall. Dies speziell dort, wenn durch zu schnell eintretende Trocknung der gleich mässige Verlauf der aufgetragenen Flüssigkeit auf der Stückoberfläche behindert wird.
Die Fig.2 zeigt den Schnitt der Einrichtung nach der Linie a-a in Fig. 1. Es ist hier ein weiteres Auffangblech 15a für die Rückleitung der aufge- strahlten Flüssigkeit sichtbar. In der Verbindung zum Flüssigkeitsbehälter 4 ist ein auswechselbares Filtersieb angeordnet. Der Flüssigkeitszuleitung 5, die zur Pumpe 6 führt, ist ein einstellbarer Filter 16 vorgeordnet. Die Heizelemente 14 werden in Form und Zahl entsprechend Flüssigkeitsmenge und deren vorgesehener Temperatur ausgebildet.
Bei kleineren Flüssigkeitsmengen kann die Flüssig keitserwärmung, als auch eine eventuell wünsch bare Abkühlung vermittels Anbau eines Durchfluss- Wärmeaustauschers vorgenommen werden, der mit einer Umwälzpumpe in Verbindung steht.
Die Organe für Flüssigkeitsverteilung 8 und Aus tritte 9, die Tragvorrichtung 10 als auch die Ver- stellvorrichtungen 11 können auch eine andere als hier dargestellte Form aufweisen und richten sich in ihrer Ausführung und Anordnung innerhalb der Verschalung 1 sowohl nach der Verschalungsform als auch nach der Form der Werkstücke 3. Die flexiblen Verbindungsleitungen 7 können, wo sich die Werkstückform 3 wenig ändert, entfallen, so dass dann die Organe für Flüssigkeitsverteilung 8 starr in der Verschalung 1 eingebaut sind.
Die Flüssigkeitsleitung 5 kann an beliebiger Stelle und auch von unten in die Verschalung 1 einmünden, und deren Führung ist mit von der Lage und Höhe der Flüssigkeitsbehälter 4, die nicht immer beid seitig der Verschalung 1 vorzustehen brauchen, ab hängig.
Der Stückförderer 2, der hier als L7berkopf- förderer ausgebildet ist, kann auch als Bandtrans porteur, der die Werkstücke trägt, ausgebildet sein, sowie auch über und ausserhalb der Verschalung 1 geführt werden, wobei dann die Verschalung 1 oben einen Schlitz aufweist, durch den die Stück haken in verlängerter Ausführung in die Verscha lung 1 hineinhängen.
Die Ausführungsform der Einrichtung gemäss Fig. 3 zeigt einen Teil der Verschalung 1 für die Flüssigkeitszuführung auf die Stückoberflächen und einen Ausschnitt aus dem Verschalungsteil 1 der nachfolgenden Förderstrecke für Abtropfen, Ver- laufen, Abdunsten und Trocknen der Flüssigkeiten. Auf dieser Zeichnung ist eine Seitenwand der Ver schalung 1 weitgehend weggeschnitten und der Blick fällt auf die dem Betrachter gegenüberlie gende innere Seitenwand der Verschalung 1.
Die Pumpe 6 mit Motor steht hier unter der Verschalung 1 und zwischen zwei Flüssigkeitsbehäl tern 4, die beide durch je eine Flüssigkeitsleitung 5 mit der Pumpe 6 in Verbindung stehen. Die von der Pumpe 6 aufsteigende Flüssigkeitsleitung 5, die hier mit den Flüssigkeitsverteilern 8 in starrer Verbin dung steht, mündet unten seitlich in die Verschalung 1 ein.
Die Verschalung 1 ist unten als wannenförmiges Auffangblech 15 für Sammlung und Rückfluss der Flüssigkeiten in die Behälter 4 ausgebildet. Das Auffangblech 15 wird zu diesem Zwecke durch zwei Rohrleitungen mit den Flüssigkeitsbehältern 4 verbunden. Für wahlweise Förderung und Rück fluss der Flüssigkeiten sind die Flüssigkeitsleitungen 5 und 15 mit Absperrventilen versehen. Die Flüssig keitsbehälter 4 werden je nach Bedarf mit Filtern oder Wärmeaustauschern versehen resp. verbunden.
Die Anordnung der Flüssigkeitsbehälter 4, der Pumpe 6 sowie der Flüssigkeitsleitungen 5 wird, wie auch deren Grösse und Form, den jeweiligen Be dürfnissen und Platzverhältnissen angepasst. Die Organe für Flüssigkeitsverteilung 8 sind hier rohr- förmige Leitungen, die in diesem Ausführungsbeispiel mit kleinen, gleichfalls rohrförmigen Flüssigkeits austritten 9 bestückt sind. Sie sind beidseitig des Stückförderers 2 in der Verschalung 1 angeordnet. Eine andere, zum Beispiel nur einseitige Anord nung der Flüssigkeitsaustritte 9 erfolgt dann, wenn nur eine teilweise oder einseitige Oberflächenbe handlung der Werkstücke 3 wünschbar ist, was speziell bei Farbaufträgen vorkommt.
Wo die Form der Stückoberflächen es wünschbar scheinen lässt, da werden die Flüssigkeitsverteiler 8 horizontal zur Stückförderrichtung in der Verscha lung 1 befestigt. Die Verschalung 1 steht mit einem Ventilator 17, dessen Luftkanal an beliebigem Orte in die Verschalung einmünden kann, in Verbindung.
Der Verschalungsteil 1, der dem Abtropfen, Verlaufen der Flüssigkeit auf den Stückoberflächen, dem Abdunsten usw. dient, ist auch bei dieser Ausführungsform tunnelförmig ausgebildet und ent hält ein Auffangblech 15a für abtropfende Flüssig keiten, wie zum Beispiel Farben, die nur langsam trocknen. Luftkanäle 22, die zu einem Ventilator 23 führen, verbinden die Stückförderzone in der Verschalung 1 mit der zur Einrichtung führenden, nicht eingezeichneten Luftleitung. Die Kanalöffnun gen 19a verbinden die Luftkanäle 22 mit Öffnungen in den Seitenwänden der Verschalung 1, die bei diesem Beispiel an mehreren Stellen über die Kanal öffnungen 19a mit den an den Aussenwänden der Verschalung 1 geführten Luftkanälen 22 in Ver bindung stehen.
An die Kanäle 22 schliesst ein Kanal mit einem Ventilator 23 an. Die Luftkanäle 22 können je nach den Anforderungen der Lüf tung an beiden oder an nur einer Seite der Stückförderzone geführt werden und auch von oben oder unten in die Verschalung 1 einmünden.
In die Kanalöffnungen 19a werden nach Bedarf Klappen oder Schieber eingebaut, die der gelenkten Lüftung des obern und untern Innenraumes dieses Verschalungsteils dienen. Die Länge dieses Ver schalungsteils und damit die in ihm liegende Stück förderstrecke richtet sich nach der Verdunstungs geschwindigkeit der benutzten Flüssigkeit, der För- dergeschwindigkeit der Werkstücke 3 sowie einer Reihe anderer Faktoren. Der Ventilator 23 kann durch weitere Ventilatoren ergänzt werden, sofern die Länge der Verschalung dies verlangt.
Die Lüftung der Stückförderzone braucht auch nicht nur aus einer Luftabführung zu bestehen, wie sie Fig. 3 darstellt, sondern kann auch in einer Belüf tung bestehen; so zum Beispiel wenn von den Stück oberflächen frei werdende organische Farblösungs- oder Verdünnungsmittel, die gerne auf den Verscha lungsboden absinken, bewegt werden sollen, resp. wie dies zur Förderung eines glatten, gleichmässigen Farbablaufes an den Stückoberflächen wünschbar ist,
diese verdunsteten Farblösungsmittel gleichmässig oder in bestimmter Konzentration in der Stückför- derzone der Verschalung 1 verteilt werden sollen. Die Aufrechterhaltung einer bestimmten Konzen tration verdunsteter Flüssigkeit innerhalb der Ver schalung 1 kann von entscheidender Bedeutung für eine erfolgreiche Benutzung bestimmter Flüssigkeiten sein. Je nach Art der benutzten Flüssigkeit kann deshalb eine schnelle Trocknung der aufgetragenen Flüssigkeit als auch eine langsame, den Ablauf auch des letzten überschüssigen Flüssigkeitstropfens för dernde Trocknung wünschbar sein.
Die Einrichtung kann auch mehrere aufeinan derfolgende Verschalungsteile mit Flüssigkeitsvertei lern aufweisen, wobei dann diese durch dazwischen liegende, gleichfalls tunnelförmige kürzere Verscha lungsstücke getrennt werden. Dies um eine Vermen gung verschiedener Flüssigkeiten zu verhindern.
Die Beeinflussung der Flüssigkeitstemperatur er folgt durch den Einbau resp. den Anbau eines Wärmeaustauschers in oder an den Flüssigkeitsbe- hälter. Ein Durchflussbehälter mit Wasserbad wird dann vorgesehen, wenn es sich um die Erwärmung oder Kühlung von Flüssigkeiten handelt, die leicht flüchtige, feuergefährliche Bestandteile enthalten, wie dies bei einigen Farben der Fall ist. Die Flüs sigkeit wird dann durch den Durchlaufwärmeaus- tauscher gepumpt, der vermittels Flüssigkeitsleitun gen mit dem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht.
Art und Form der in der Einrichtung benutz ten Flüssigkeitsaustritte richten sich nach der Art der benutzten Flüssigkeit, deren Viskosität und dem Zweck der Flüssigkeitsbenutzung. Für die übertra- gung der Flüssigkeit auf die Stückoberflächen kön nen sowohl düsenförmige als auch rohrförmige Flüs sigkeitsaustritte benutzt werden. Der austretende Flüssigkeitsstrahl kann rund, flach oder kegelförmig sein sowie auch als satter Strahl von sehr geringem Druck auf die Stückoberflächen auflaufen.
Die beschriebene Einrichtung ermöglicht: Die automatische Ausführung von Oberflächen behandlungen durch den Auftrag von Flüssigkeiten im Umlaufverfahren während der Stückförderung.
Die auch aufeinanderfolgende Zuführung ver schiedener Flüssigkeiten zu den Stückoberflächen in der gleichen Einrichtung.
Die Ausführung der verschiedenen Phasen der Oberflächenbehandlung mit Flüssigkeit, wie Auf strahlen, Ablaufen, Abtropfen, Verlaufen, Abdun- sten, Trocknen in der gleichen Einrichtung.
Die Ausführung von Behandlungen durch in bezug auf die Flüssigkeitsmenge, den Druck, die Temperatur und die Strahlrichtung regelbare Auf strahlung auf die Stückoberflächen.
Kürzere Kontaktzeiten zwischen Flüssigkeit und Stückoberfläche, bedingt durch die Druckwirkung der Flüssigkeitsstrahlen, speziell beim Waschen und Entfetten.
Eine Oberflächenbehandlung in Stückförderhöhe durch Hebung der Flüssigkeit zu den Stücken bei gleichzeitig begrenzter Flüssigkeitsmenge durch fort laufende Flüssigkeitsumwälzung.
Verlustarme, die Arbeitshygiene fördernde Auf träge - speziell von Farben - durch Auffangen überschüssiger Flüssigkeitsmengen und Dämpfen in der Einrichtungsverschalung.
Die Behandlung mit Flüssigkeiten gleichbleiben der Zusammensetzung, da auch leicht absetzende, zum Beispiel pigmentierte, Flüssigkeiten in fortlau fender Bewegung gehalten werden.
Ein besseres Eindringen von Flüssigkeiten in Poren und Unebenheiten von Stückoberflächen und dadurch eine Verankerung von Farbaufträgen durch die Druckwirkung auftreffender Strahlen.
Eine Flüssigkeitsaufbringung an schwer zugäng lichen Stellen komplizierter Oberflächen durch Ein strahlen und Einfliessen der Flüssigkeit.
Die Ausführung sauberer Aufträge, speziell von Farben, bedingt durch fortlaufende Flüssigkeits filterung und den Ablauf der Behandlungsphasen in staubgeschützter Verschalung.
Einen besseren Ab- und Verlauf der Flüssigkeiten auf den Stückoberflächen, speziell bleibender Schutz aufträge, durch Aufrechterhaltung des dazu erfor derlichen Anteils an verdunstenden Flüssigkeits bestandteilen in der Einrichtungsverschalung, zum Beispiel Luft-Farblösungsmittel-Gemisch.
Eine Benutzung der Einrichtung bei begrenzten Platzverhältnissen und in beliebigem Stockwerk, da keine Wannen zu versenken sind und Streckenver luste des Förderers, wie sie durch Gefälle zu und von versenkten Tauchanlagen erforderlich sind, weg fallen.