DE10115465A1 - Zylindereinheit für eine Beschichtungsanlage und Dosierverfahren unter Verwendung dieser Einheit - Google Patents

Abstract

Der Kolben eines Dosierzylinders zur Versorgung eines Zerstäubers hat zwei an der Zylinderinnenwand anliegende Dicht- und Führungslippen zur druckfesten Abdichtung der beiden durch den Kolben voneinander getrennten Zylinderräume gegeneinander. Durch den von den Lippen begrenzten Ringspalt am Kolbenumfang wird eine Flüssigkeit geleitet, die einerseits zum Reinigen der Zylinderinnenwand und andererseits zur Funktionsüberwachung des Kolbens dienen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylindereinheit mit einem Kolben und ein Verfahren zum Dosieren eines Beschichtungsmediums unter Ver­ wendung einer solchen Zylindereinheit.

Bei der Zylindereinheit handelt es sich insbesondere um einen Do­ sierzylinder zur Farbversorgung eines Zerstäubers in einer Be­ schichtungsanlage beispielsweise für die Serienbeschichtung von Fahrzeugkarossen.

In Beschichtungsanlagen kann das Beschichtungsmaterial den Zer­ stäubern bekanntlich von Dosierzylindern zugeführt werden, deren Kolben bisher in der Regel von einem Motor- und Spindelantrieb durch den Zylinder geschoben wurde (DE 196 10 588 A; EP 0 693 319 A). Der Kolben einer auch aus der Praxis bekannten Zylinderein­ heit dieser Art (Dürr/Behr) hat an seinen beiden Enden jeweils eine an der Zylinderinnenwand anliegende Lippe. Beide Lippen ha­ ben in Richtung zu der das Beschichtungsmaterial enthaltenden Seite des Zylinders abgebogene Kanten. Während die eine Lippe als Dichtungslippe den das Beschichtungsmaterial enthaltenden Zylin­ derraum absperrt, dient die Lippe auf der anderen Kolbenseite als Führungslippe zur Führung des Kolbens im Zylinder.

Es sind zwar schon Dosierzylinder bekannt, deren Kolben pneuma­ tisch oder durch eine Dosierflüssigkeit angetrieben werden sollen (JP 8-229446 A; EP 0 967 016 A). Der Doppellippenkolben der be­ kannten Einheit mit Spindelantrieb ist hierfür aber ungeeignet, da er nur auf der dem Beschichtungsmaterial zugewandten Seite mit Druck beaufschlagt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylindereinheit bzw. ein Dosierverfahren der betrachteten Gattung anzugeben, die einen sicheren und zuverlässigeren Dosierbetrieb ermöglichen, und zwar auch dann, wenn der Kolben von einem flüssigen oder gasför­ migen Druckmedium angetrieben wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Bei dem hier beschriebenen Kolben dienen beide Kolbenlippen nicht nur zur Führung, sondern auch zur Abdichtung, insbesondere auch gegen die erwähnte Druckflüssigkeit. Je nach Zweckmäßigkeit kann der Kolben auch mehr als zwei Lippen und/oder sonstige Führungs­ glieder haben.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit, in und durch den zwischen Kolbenumfang und Zylinderinnenwand gebildeten, von zwei Lippen begrenzten Ringspalt ein Spülmittel zu leiten, mit dem die Zylinderinnenfläche automatisch periodisch beispiels­ weise nach einer vorgegebenen Anzahl von Kolbenhüben in Abhängig­ keit vom Anwendungsfall und Lackmaterial oder auch kontinuierlich gereinigt werden kann. Die Reinigungswirkung ist wesentlich bes­ ser als bei bisher bekannten Methoden.

Dank der durch den Ringspalt des Kolbens geleiteten Spülflüssig­ keit ergeben sich wichtige weitere Vorteile. Beispielsweise lässt sich durch Überwachung des Druckes dieser Flüssigkeit eine Leck­ überwachung durchführen, da aus einem unnormalen Druckabfall auf ein Leck einer Dichtungslippe zu schließen ist. Defekte der Kol­ benlippen lassen sich aber auch durch Feststellung anderer Verän­ derungen der Spülflüssigkeit ermitteln, beispielsweise durch Mes­ sen von Trübung, elektrischem Widerstand oder Konzentration der ggf. durch das Beschichtungsmaterial (z. B. Wasserlack) oder Druckflüssigkeit verunreinigten Spülflüssigkeit. Diese Überwa­ chungsfunktionen erhöhen die Produktions- und Prozesssicherheit, während durch die verbesserte Reinigungswirkung Standzeiterhö­ hung, verbessertes Farbwechselverhalten usw. erreicht werden.

Bei Antrieb des Kolbens durch eine Dosierflüssigkeit sorgt der Kolben für eine zuverlässige Trennung dieses Mediums von dem an­ getriebenen Medium.

An dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel eines Dosierzylin­ ders für einen beispielsweise elektrostatischen Zerstäuber einer Beschichtungsanlage wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Zylindereinheit;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Kolbens, in der innere Spülmittel­ kanäle des Kolbens gezeigt sind;

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform; und

Fig. 4 einen Kolben einer weiteren Ausführungsform

In dem Zylinder 1 sitzt gemäß Fig. 1 axial verschiebbar ein Kol­ ben 2, der die auf seinen gegenüberliegenden Seiten befindlichen, bis auf als Einlass oder Auslass dienende Anschlussöffnungen 6, 6' bzw. 8 geschlossenen Zylinderräume 11 bzw. 11' voneinander trennt. Der allgemein zylindrische Kolben 2 hat am Umfang seiner entgegengesetzten Stirnseiten je eine sowohl zur Abdichtung als auch zur Kolbenführung dienende Lippe 4 bzw. 4'. Diese Lippen sind darstellungsgemäß in zueinander entgegengesetzten axialen Richtungen abgebogen, wobei sie flächig an der Zylinderinnenwand anliegen.

Auf der einen, in Fig. 1 rechten Seite des Kolbens 2 hat der Zy­ linder Anschlussöffnungen 6 und 6' für eine hydraulische Druck­ flüssigkeit zum Kolbenantrieb. Auf der entgegengesetzten Kolben­ seite befindet sich das angetriebene Medium, beispielsweise Farb­ lack, das von dem Kolben durch die Anschlussöffnung 8 aus dem Zylinder herausgedrückt wird. In Gegenrichtung kann dieses oder ein anderes Medium auch zum Zurückdrücken des Kolbens dienen.

Der zwischen dem Kolbenumfang und der Innenwand des Zylinders 1 gebildete und von den Lippen 4, 4' begrenzte spaltförmige Ring­ raum 10, der bei anderen Ausführungsbeispielen mit dünnerem Mit­ telteil des Kolbens auch entsprechend größer sein kann, ist über mindestens zwei durch den Kolben führende Kanäle 12 und 13 (in Fig. 2 zu sehen) mit Anschlussöffnungen 14 bzw. 15 in einer der freiliegenden Stirnflächen, hier der dem Antriebsmedium zugewand­ ten Stirnfläche des Kolbens 2 verbunden. Die Anschlussöffnungen 14 und 15 sind über je einen beweglichen Schlauch 16 mit entspre­ chend dem Kolbenhub ausreichend bemessener Länge (nur der eine Schlauch ist dargestellt) mit je einer Anschlussöffnung 18 bzw. 19 in der Stirnwand 20 des Zylinders 1 verbunden.

Durch den zwischen den Anschlussöffnungen 18 und 19, die beiden bewegbaren Schläuche, die Kanäle 12 und 13 und den Ringraum 10 gebildeten Kreislauf strömt im Betrieb zu vom übergeordneten Steuerprogramm vorgeschriebenen Zeiten oder kontinuierlich eine Spülflüssigkeit zum Reinigen der Zylinderinnenwand. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, münden die inneren Kanäle 12 und 13 an axial un­ terschiedlichen Stellen des Ringspalts 10, vorzugsweise nahe an dessen axialen Enden, so dass die durch das beschriebene Lei­ tungssystem zirkulierende Flüssigkeit im wesentlichen längs der Zylinderinnenwand durch den spaltförmigen Ringraum 10 strömt. Es können aber auch mehr als jeweils nur ein Kanal 12 bzw. 13 zwi­ schen den Anschlussöffnungen 14, 15 und dem Ringraum 10 vorgese­ hen sein.

Mit (nicht dargestellten) Sensoren können der Druck und/oder min­ destens ein sonstiges Merkmal des durch den beschriebenen Kreis­ lauf fließenden Spülmediums überwacht werden. Der Druck des durch den Ringraum 10 fließenden Spülmediums ist im normalen Betrieb geringer als der Druck der Medien in den Zylinderräumen 11 und 11'.

Statt von einer Druckflüssigkeit könnte der Kolben 2 auf der An­ triebsseite, also im Zylinderraum 11' auch von einem gasförmigen Medium wie Druckluft beaufschlagt werden, wobei an die Öffnung 8 eine Dosierpumpe angeschlossen sein könnte.

Eine andere Abwandlungsmöglichkeit besteht darin, auf Versor­ gungsschläuche 16 für den Ringraum 10 innerhalb des Zylinders 1 zu verzichten. Statt dessen kann die in dem Ringraum 10 befindli­ che Flüssigkeit beispielsweise durch Öffnungen 30 eingefüllt oder erneuert werden, die durch die Zylinderwand in den Innenraum des Zylinders 1' führen können, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Damit die Flüssigkeit in den Ringraum 10' gelangt bzw. herausfließt, werden in externen Anschlußleitungen für die Öffnungen 30 ange­ ordnete Ventile (nicht dargestellt) geöffnet, wenn sich der Kol­ ben 2' in einer mit den Öffnungen 30 ausgerichteten definierten Stellung befindet, beispielsweise in einer seiner Endstellungen, die durch Anschläge 32 definiert sein kann. Die Öffnungen 30 kön­ nen auch an einer beliebigen sonstigen Stelle des Zylinders 1' vorgesehen sein, und sie können auch durch einen Ringspalt gebil­ det sein.

Statt der seitlichen Öffnungen 30 ist es ferner möglich, den Kol­ ben 2" gemäß Fig. 4 mit Anschlußöffnungen 40, 41, die sich in seiner einen Stirnfläche befinden und über innere Kanäle mit dem Ringraum 10" verbunden sind, an mit Ventilen versehene axiale Anschlüsse in der Zylinderstirnwand anzukuppeln (beispielsweise am Ort der Anschläge 32 in Fig. 3)

Claims (15)

1. Zylindereinheit für eine Beschichtungsanlage mit ei­ nem in dem Zylinder (1) verschiebbaren Kolben (2), der die auf seinen entgegengesetzten Seiten befindlichen Räume (11, 11') des Zylinders (1) voneinander trennt und mit mindestens zwei in Achsrichtung des Zylinders voneinander beabstandeten Lippen (4, 4') dicht an der Innenwand des Zylinders (1) an­ liegt,
wobei die dem ersten Zylinderraum (11) zugewandte Lippe (4) als Dichtungslippe zur druckfesten Abdichtung gegen ein in diesem Raum befindliches Medium ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lippe (4') als Dichtungslippe zur druckfesten Abdichtung gegen den zweiten Zylinderraum (11') ausgebildet ist.

2. Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die beiden Lippen (4, 4') in den zueinander entge­ gengesetzten Richtungen zu dem ersten Zylinderraum (11) bzw. zu dem zweiten Zylinderraum (11') hin abgebogen sind oder in diesen Richtungen abgebogene Endkanten haben.

3. Zylindereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, dass die beiden axial abgebogenen Lippen (4, 4') oder Endkanten flächig an der Innenwand des Zylinders (1) anlie­ gen.

4. Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, dass in den Raum (11') auf der einen Seite des Kolbens (2) eine Dosierflüssigkeit geleitet wird, mit der auf der anderen Seite befindliches Beschichtungsmate­ rial aus einem Auslass (8) des Zylinders (1) herausgedrückt wird.

5. Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1-4, da­ durch gekennzeichnet, dass die Lippen (4, 4') zwischen sich einen zwischen dem Umfang des Kolbens (2) und der Innenwand des Zylinders (1) gebildeten Ringraum (10) begrenzen, in dem sich ein zum Spülen oder Reinigen der Innenwand des Zylinders (1) verwendbares drittes Medium befindet.

6. Zylindereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, dass eine Leitung (16, 12, 13) für das dritte Medium durch den einen Zylinderraum (11') und durch den Körper des Kolbens (2) hindurch in den Ringraum (10) am Kolbenumfang und von dort zurück zu dem Zylinderraum (11') führt.

7. Zylindereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, dass die Leitungen im Zylinderraum (11') durch einer­ seits an einen durch den Kolben (2) führenden Kanal (12, 13) und andererseits an einen Einlass (18) bzw. Auslass (19) des Zylinders (1) angeschlossene bewegbare Schläuche (16) gebil­ det sind.

8. Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 5-7, da­ durch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung zur Überwa­ chung des Druckes und/oder mindestens eines sonstigen Merk­ mals des dritten Mediums vorgesehen ist.

9. Zylindereinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Zylinderinnenwand Öffnungen (30) befinden, die mit dem Ringraum (10') in Verbindung ste­ hen, wenn sich der Kolben (1') in einer mit den Öffnungen (30) ausgerichteten definierten Position befindet, und daß die Öffnungen (30) mit externen, mit gesteuerten Ventilen versehenen Leitungen verbunden sind, durch die das dritte Me­ dium in den Ringraum (10') geleitet und herausgeleitet wird.

10. Verfahren zum Dosieren eines Beschichtungsmediums, das einem Applikationsorgan in einer Beschichtungsanlage aus einer Zylindereinheit zugeführt wird, durch deren Zylinder (1) ein mit mindestens zwei axial beabstandeten Lippen (4, 4') an der Zylinderinnenwand anliegender Kolben (2) geschoben wird, um das auf seiner einen Seite befindliche Beschich­ tungsmaterial aus dem Zylinder (1) herauszudrücken, dadurch gekennzeichnet, dass in oder durch den zwischen dem Umfang des Kolbens (2) und der Innenwand des Zylinders (1) gebildeten, von den beiden Lippen (4, 4') begrenzten Ringraum (10) eine Flüssigkeit geleitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der in den Ringraum (10) geleiteten Flüssigkeit wäh­ rend der Verschiebung des Kolbens (2) die Kolbeninnenwand ge­ reinigt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zur Funktionsüberwachung der Zylindereinheit der Druck und/oder mindestens ein sonstiges Merkmal der in den Ringraum (10) geleiteten Flüssigkeit gemessen werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus einem durch den Zy­ linder (1) führenden bewegbaren Schlauch (16) und einem durch den Kolben (2) führenden Kanal (12) während der Kolbenbewe­ gung in den Ringraum (10) geleitet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in vorbestimmten, auto­ matisch von einer Programmsteuerung der Beschichtungsanlage gewählten Intervallen durch den Ringraum (10) fließt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit während der Kolbenbewe­ gung kontinuierlich durch den Ringraum (10) fließt.