DE102007012878B3

DE102007012878B3 - Zerstäuber zum Zerstäuben eines Beschichtungsmittels

Info

Publication number: DE102007012878B3
Application number: DE102007012878A
Authority: DE
Inventors: Harald A. Sonnleitner
Original assignee: Apson Lackiertechnik GmbH
Current assignee: Apson Lackiertechnik GmbH
Priority date: 2007-03-17
Filing date: 2007-03-17
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2027-03-18

Abstract

Zerstäuber zum Zerstäuben eines Beschichtungsmittels (wie Farbe, Lack oder dergleichen) - mit einer Zerstäuberglocke (100), die zur Rotation auf einer Hohlwelle (110) befestigt ist, wobei die Zerstäuberglocke (100) eine Öffnung (130) im Bereich der Hohlwelle (110) aufweist, - mit einem ersten Kanal (121) zur Zuführung des Beschichtungsmittels zur Zerstäuberglocke (100), - mit einem Druckluftzerstäuberkopf (200) der innerhalb der Hohlwelle (110) und/oder innerhalb der Zerstäuberglocke (100) drehfest angeordnet ist, wobei der Druckluftzerstäuberkopf (200) eine Austrittsöffnung (210) für das Beschichtungsmittel und eine Anzahl Druckluftdüsen (230, 231, 232) aufweist, die innerhalb der zentralen Öffnung (130) der Zerstäuberglocke (100) zur auf ein zu beschichtendes Werkstück gericheten Druckluftzerstäubung ausgebildet sind, und - mit einem zweiten Kanal (220) zur Zuführung des Beschichtungsmittels zum Druckluftzerstäuberkopf (200).

Description

Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber zum Zerstäuben eines Beschichtungsmittels.
Die DE 195 17 477 A1 zeigt einen Rotationszerstäuber mit einem Gehäuse mit einem darin angeordneten, mit Druckluft betriebenen Turbinenmotor, dessen Rotor druckluftgelagert ist und zum Antrieb einer Zerstäuberglocke vorgesehen ist. Weiterhin weist der Rotationszerstäuber eine Reinigungs- und Spüleinrichtung mit einem Anschluss für ein Spülmedium zur Reinigung der Zerstäuberglocke auf, wobei die Reinigungs- und Spüleinrichtung für die Zerstäuberglocke eine interne Zuführung für das Spülmedium aufweist, die im Inneren des Gehäuses mit dem Turbinenmotor angeordnet ist. Eine innere Leitung der internen Zuführung ist von einer als Hohlwelle ausgestalteten Rotorwelle des Turbinenmotors gebildet.
Die DE 199 35 253 A1 zeigt einen elektrostatischen Rotationszerstäuber, der mit elektrostatischer Aufladung des aufzutragenden Beschichtungsmittels arbeitet und einen Zerstäuberkopf aufweist, der auf einer rotierend angetriebenen Welle angeordnet ist und eine Düse für das Beschichtungsmittel umfasst. Das Beschichtungsmittel, bei dem es sich um Farbe oder Lack und dergleichen handelt, wird im Inneren einer angetriebenen Hohlwelle einer stationären Düse zugeführt. Von der Düse gelangt das Beschichtungsmittel auf den schnell drehenden, in der Regel glockenförmigen Zerstäuberkopf und wird schließlich von seiner Zerstäuberkante abgegeben. Diese Merkmale sind auch in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 92 17 458 U1 dargestellt und beschrieben. Damit radial von der Zerstäuberkante weggeschleuderte Lackpartikel auf ein zu lackierendes Werkstück gelangen, muss der zerstäubte Lack in axialer Richtung nach vorne bewegt werden. Dazu wird neben den elektrostatischen Kräften, die in dieser Richtung wirken, auch eine Lenkluftströmung eingesetzt. Sie tritt aus einem Kranz von Bohrungen hinter dem rotierenden Glockenzerstäuber aus und wirkt dann in axialer Richtung auf die zerstäubten Lackpartikel ein.
In Abhängigkeit vom Durchmesser des glockenförmigen Zerstäubers und seiner Drehzahl haben die Sprühbilder einen Durchmesser von etwa 500 bis 700 mm. Radiale Fliehkräfte, ebenfalls radiale, vom rotierenden Zerstäuber initiierte Luftströmungen und axial einwirkende Lenkluftströme überlagern sich bei einem derartigen Lackiervorgang. Insbesondere beim Zerstäuben von Metalliclacken führen die besagten Rahmenbedingungen zu einer deutlich anderen Ausbildung des erzielten Metalliceffektes als beim Auftragen von Metalliclack mit einer konventionellen, mittels Luft zerstäubenden Spritzpistole.
Eine derartige Farbspritzpistole mit einer speziellen Düsenanordnung ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 90 01 265 U1 bekannt. Die darin beschriebene Düsenanordnung weist eine zentrale Austrittsöffnung für die Farbe auf, welche mit einer axial verlaufenden Nadel verschließbar ist. Die Farbe läuft drucklos aus einem Fließbecher zu dieser verschließbaren Austrittsöffnung. Die Austrittsöffnung ist von einem Ringspalt umgeben, aus welchem ein Ringluftstrahl hoher Geschwindigkeit austritt, der dabei Farbe aus der Austrittsöffnung saugt, zerstäubt und mitreißt, wodurch ein Rundstrahl aus Farbteilchen gebildet wird. Seitlich in Strahlrichtung weist die Düsenanordnung zwei vorstehende Hörner auf, deren Hornluftstrahlen schräg und gleichsinnig zur Abströmrichtung auf den Rundstrahl gerichtet sind und diesen verformen.
Zur Steuerung dieser Hornluft weist die Düsenanordnung zu beiden Seiten der Austrittsöffnung in Richtung auf die Hörner zu zwei oder mehr Steuerbohrungen auf, durch welche Luft austritt, die auf die Hornluftstrahlen trifft und diese somit steuert. Sowohl der Ringspalt als auch diese Steuerbohrungen werden aus dem gleichen Luftraum, nämlich einem ringförmigen Kanal innerhalb der Düsenanordnung mit Luft beaufschlagt. Dieser Ringkanal wird aus Versorgungsbohrungen, welche sich in einer Farbdüse befinden und deren Achsen parallel und äquidistant auf einem Kreis um die Achse der Düsenanordnung angeordnet sind, mit Druckluft versorgt.
Eine andere Farbspritzpistole ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 94 16 015 U1 bekannt. Die Düsenanordnung der Farbspritzpistole weist eine zentrale Austrittsöffnung für die Farbe auf, welche von einem Ringspalt umgeben ist. Der Ringspalt innerhalb der Düsenanordnung über einen Ringkanal mit einer Vielzahl etwa achsenparalleler, auf mindestens einem Kreis um die zentrale Achse der Düsenanordnung liegender Bohrungen in Verbindung steht. Der Ringspalt ist über diese Bohrungen und den Ringkanal mit Druckluft beaufschlagbar. Innerhalb des Ringkanals und gegenüber den Bohrungen ist eine Luftumlenkscheibe angeordnet.
Die unterschiedliche Ausbildung von Metalliceffekten hat zur Folge, dass die zweite Schicht bei Metalliclacken in der Praxis meist nicht mit elektrostatischen Zerstäubern, sondern mit konventionellen, luftzerstäubenden Spritzpistolen aufgetragen wird Die DE 199 35 253 A1 sieht vor, dass der Zerstäuberkopf an seinem Umfang mehrere, in axialem Abstand voneinander angeordnete Austrittsöffnungen mit Zerstäuberkanten für das Beschichtungsmittel aufweist.
Aus der DE 101 15 463 A1 ist ein Zerstäuber für eine Beschichtungsanlage und ein Verfahren zu seiner Materialversorgung bekannt. Der Zerstäuber enthält in seinem Gehäuse eine Vorratseinrichtung für das Beschichtungsmaterial. Die Vorratseinrichtung ist durch eine spiralförmige Schlauchwicklung oder eine Rohrspirale gebildet, die mit dem Zerstäubungsorgan verbunden ist. Über ein Ventil, das zwischen der Vorratseinrichtung und dem Zerstäubungsorgan ausgebildet und angeschlossen ist, wird die Vorratseinrichtung mit dem Beschichtungsmaterial befüllt.
Die Anwendungsbreite des elektrostatischen Lackierens ist neben bestimmten Forderungen, die von den Farb- bzw. Lack- und von den Werkstückeigenschaften erfüllt werden müssen, besonders durch die Kompliziertheit der Form der Lackiergegenstände bestimmt. Vielfach lassen sich die Werkstücke nach dem elektrostatischen Verfahren bis auf einige so genannte kritische Stellen, bei denen gemäß dem Prinzip des Faraday-Käfigs eine Oberflächenbehandlung unter Ausnutzung von elektrostatischen Feldkräften versagt, einfärben. Um jedoch auch bei derartigen Teilen die Vorteile des elektrostatischen Lackierens, wie Farb- und Zeitersparnis und Verbesserung der Arbeitsbedingungen, ausnutzen zu können, werden solche kritischen Stellen mit einer Druckluftspritzpistole vor- oder nachgespritzt, wobei auch dann noch recht erhebliche Farbeinsparungen und eine gute Wirtschaftlichkeit erreicht werden, obwohl zwei Spritzpistolen notwendig sind.
Um die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens noch weiter aus zuschöpfen, zeigt die DE 1 209 920 eine Spritzpistole zum wahlweisen elektrostatischen oder Druckluftspritzen mit durch Luftturbine angetriebenem Farbverteiler in Glockenform und einer Farbaustrittsdüse, die von einer Ringspaltdüse umgeben ist. Innerhalb der Glocke ist ein rückseitig gewölbter, sich zur Glockenwandung hin verjüngender Steg angeordnet, der zwei Durchlassöffnungen aufweist, die ebenso weit von der Mittelachse entfernt sind wie die Farbaustritts- und Ringspaltdüse und jeweils eine Durchtrittsöffnung mittels Einrastvorrichtungen koaxial mit diesen Düsen festgehalten werden kann. Außerdem ist ein Ventil vorgesehen, um die einströmende Druckluft entweder der Ringspaltdüse oder der Luftturbine zu zuführen.
Mit der Spritzpistole der DE 1 209 920 ist es somit möglich, ohne großen Zeitverlust kritische Stellen bestimmter Werkstücke, die normalerweise infolge der Abschirmwirkung nach dem Faraday-Prinzip nicht elektrostatisch lackiert werden können, mit demselben Spritzaggregat durch einfache Umschaltung auf Druckluftzerstäubung zu erfassen, wobei bei dem Umschaltvorgang gleichzeitig oder mit einem getrennten Schalter die Hochspannung ausgetastet werden kann.
Die Drehzerstäubervorrichtung zum elektrostatischen Beschichten der DE 43 30 602 A1 weist eine Mehrzahl von Farbendüsen und eine Lösungsmitteldüse auf. Jede Farbendüse kommuniziert über entsprechende Farbenkanäle, die pfadweise voneinander getrennt sind, alleine mit einer entsprechenden Farbenquelle. In jedem Farbenkanal ist ein entsprechendes Farbenventil eingebaut. Wenn die Farbe gewechselt wird, wird die die betriebene Farbendüse und den daran angeschlossenen Farbenkanal füllende Farbe nicht durch ein Lösungsmittel ausgewaschen.
Aus der DE 100 22 854 A1 ist eine Beschichtungsmaschine zur Serienbeschichtung von Werkstücken bekannt. Bei der Serienbeschichtung von Werkstücken wie Fahrzeugkarossen werden die Außenflächen mit Hochrotationszerstäubung beschichtet, während für die Innen- und Detaillackierung das Rotationszerstäubungswerkzeug gegen ein Luftzerstäubungswerkzeug auswechselbar ist.
Aus der DE 600 05 536 T2 ist eine Beschichtungsmittelsprüheinrichtung mit mindestens einer Sprühdüse und einem Kolbenspeicher bekannt. Ein Kolben wird durch eine Verschiebung einer Betätigungsstange gesteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Zerstäuber anzugeben, mit dessen Hilfe ein Beschichtungsmittel, wie Farbe, Lack oder dergleichen, mit möglichst gleichmäßiger Dicke aufgetragen werden kann.
Die Aufgabe wird durch einen Zerstäuber gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Demzufolge ist ein Zerstäuber zum Zerstäuben eines Beschichtungsmittels vorgesehen. Ein Beschichtungsmittel ist beispielsweise eine Farbe, ein Lack, ein Pulver oder Partikel mit weiteren Funktionen, wie Nano-Partikel für den Lotusblüteneffekt oder dergleichen.
Der Zerstäuber weist eine Zerstäuberglocke auf, die zur Rotation auf einer Hohlwelle befestigt ist. Vorzugsweise ist die Hohlwelle Bestandteil einer Luftturbine oder die Hohlwelle ist mit der Luftturbine mechanisch gekoppelt. Die Rotation der Zerstäuberglocke bewirkt vorzugsweise, dass das Beschichtungsmittel durch Zentrifugalkräfte bis an eine Zerstäuberkante gelangt, dort zerstäubt wird und vorzugsweise durch elektrostatische Kräfte auf ein zu beschichtendes Werkstück gelenkt wird. Vorteilhafterweise ist die Zerstäuberglocke auf der Hohlwelle zu Reinigungszwecken lösbar befestigt.
Die Zerstäuberglocke weist stirnseitig eine bezüglich der Rotationsachse zentrale Öffnung im Bereich der Hohlwelle auf. Diese Öffnung im Bereich der Hohlwelle ist vorzugsweise zumindest über den gesamten Durchmesser der Hohlwelle ausgebildet.
Weiterhin weist der Zerstäuber einen ersten Kanal zur Zuführung des Beschichtungsmittels zur Zerstäuberglocke auf. Vorzugsweise ist der erste Kanal bezüglich der Rotation der Zerstäuberglocke (und der Hohlwelle) stillstehend ausgebildet. Zur Zuführung des Beschichtungsmittels weist die Zerstäuberglocke eine zum ersten Kanal hin geöffnete, ringförmige Zuführungsöffnung auf.
Weiterhin weist der Zerstäuber einen Druckluftzerstäuberkopf auf, der innerhalb der Hohlwelle und/oder innerhalb der Zerstäuberglocke drehfest angeordnet ist. Zur Anordnung innerhalb der Hohlwelle ragt die Hohlwelle mit dem Druckluftzerstäuberkopf stirnseitig über die Abmessungen der Zerstäuberglocke hinaus. Ist der Druckluftzerstäuberkopf ausschließlich innerhalb der Zerstäuberglocke angeordnet ist der Druckluftzerstäuberkopf nicht von der Hohlwelle umgeben, so dass die Zerstäuberglocke stirnseitig über die Hohlwelle hinausragt. Auch ist es möglich, dass der Druckluftzerstäuberkopf sowohl innerhalb der Zerstäuberglocke als innerhalb der Hohlwelle angeordnet ist, wenn der Druckluftzerstäuberkopf von beiden umgeben ist.
Ein Druckluftzerstäuberkopf ermöglicht ein Druckluftspritzen des Beschichtungsmittels sowohl mit als auch ohne eine auf druckluftzerstäubtes Beschichtungsmittel wirkende zusätzliche elektrostatische Kraft. Der Druckluftzerstäuberkopf weist eine Austrittöffnung für das Beschichtungsmittel und eine Anzahl Druckluftdüsen auf. Je nach gewünschten Möglichkeiten der Formbildung des Strahls des Beschichtungsmittels auf das Werkstück können dabei eine oder mehrere Druckluftdüsen vorgesehen sein.
Sowohl die Austrittsöffnung für das Beschichtungsmittel als auch die Anzahl Druckluftdüsen sind innerhalb der zentralen Öffnung der Zerstäuberglocke zur auf ein zu beschichtendes Werkstück gerichteten Druckluftzerstäubung ausgebildet. Hierzu ist ein zweiter Kanal zur Zuführung des Beschichtungsmittels zum Druckluftzerstäuberkopf vorgesehen. Der zweite Kanal ist dabei zumindest teilweise innerhalb der Hohlwelle ausgebildet.
Die auf ein Werkstück gerichtete Druckluftzerstäubung gelingt dabei indem die Öffnung der Zerstäuberglocke eine derartige Geometrie aufweist, dass ein aus dem Druckluftzerstäuberkopf austretender Strahl mit dem Beschichtungsmittel direkt auf das zu beschichtende Werkstück und nicht auf eine Innenseite der Zerstäuberglocke trifft.
Zwar ist es prinzipiell möglich die Zuführung des Beschichtungsmittels zu dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal über ein einziges Ventil zu steuern, In einer bevorzugten Weiterbildung ist jedoch vorgesehen, dass der erste Kanal mit einem ersten Ventil und der zweite Kanal mit einem zweiten Ventil verbunden ist. Vorzugsweise sind das erste Ventil und das zweite Ventil getrennt einstellbar, so dass die Zuführung des Beschichtungsmittels zum Druckluftzerstäuberkopf unabhängig von der Zuführung des Beschichtungsmittels zu der Zerstäuberglocke geändert werden kann. Dies ermöglicht eine unabhängige Einstellung der Menge zugeführten Beschichtungsmittels für die jeweilige Zerstäubungsvariante. Dabei ist es möglich, ausschließlich die Zerstäuberglocke oder ausschließlich den Druckluftzerstäuberkopf zu verwenden. Bevorzugt ist der Zerstäuber jedoch zu einem gleichzeitigen Betrieb des Druckluftzerstäuberkopfs und der Zerstäuberglocke ausgebildet.
Durch die zwei getrennten Zerstäubungsvarianten können verschiedene Medien als Beschichtungsmittel verarbeitet werden, um zum Beispiel durch spezielle Effektpigmente verschiedene Farbeindrücke zu erzielen. Hierbei treffen und reagieren die zwei (oder mehr) Medien unmittelbar nach dem Zerstäuben in der Luft oder nach dem Landen der Partikel auf dem Werkstück in ihrer Endposition miteinander.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem zweiten Kanal und der Austrittöffnung für das Beschichtungsmittel ein Ventil ausgebildet. Bevorzugt ist das Ventil ein Nadel-Ventil, das durch die Hohlwelle hindurch betätigbar ist. Vorzugsweise erfolgt durch das Nadel-Ventil eine Abdichtung unmittelbar in der Austrittsdüse bevorzugt totraumfrei.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist zwischen der Innenseite der Hohlwelle und dem Druckluftzerstäuberkopf ein Zwischen-Druckluftkanal ausgebildet. Druckluft im Zwischen-Druckluftkanal bewirkt vorteilhafterweise einen Luftvorhang, welcher zur Sauberhaltung des Zerstäubers und des Luftringes dient. Vorzugsweise wird die Druckluft durch den Zwischen-Druckluftkanal in einen Innenraum der Zerstäuberglocke vorteilhafterweise zu deren Stirnseite geführt.
Alternativ oder in Kombination bewirkt Druckluft im Zwischen-Druckluftkanal eine Druckluftlagerung der Hohlwelle auf dem Druckluftzerstäuberkopf.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist der Druckluftzerstäuberkopf an seiner Stirnseite eine Ablenkgeometrie zur Ablenkung der Druckluft aus dem Zwischen-Druckluftkanal auf eine Stirnseite der Zerstäuberglocke auf, wobei die Stirnseite auch als Innenseite der Zerstäuberglocke bezeichnet werden kann. Vorteilhafterweise ist die Ablenkgeometrie als ringförmige Auskragung ausgebildet. Vorzugsweise lenkt die Ablenkgeometrie die Druckluft auf eine Zuführungsfläche für das Beschichtungsmittel. Durch Beimengung von Reinigungsmittel (Spülmittel) in den Druckluftkanal während einer Spülphase kann ein zusätzlicher Reinigungseffekt erzielt werden.
Vorteilhafterweise weist die Zuführungsfläche in einem Bereich nahe einer Zerstäuberkante der Zerstäuberglocke eine Rändelung auf. Vorzugsweise sind weitere Luftdüsen als auf verschiedenen Teilkreisen koaxial angeordnete Luftdüsenringe vorgesehen und auf eine Außenfläche der Zerstäuberglocke gerichtet, um Druckluft an dieser Stelle auf die (rotierende) Zerstäuberglocke aufzubringen. Die auch als Lenkluft bezeichnete Druckluft kann alternativ oder in Kombination über die Zerstäuberkante der Zerstäuberglocke strömen. Unabhängig von der Verwendung einer Zerstäuberglocke oder eines Druckluftzerstäuberkopfes kann beispielsweise eine aneinander gereihte Anordnung von Luftdüsen oder Luftspalten ausgebildet sein ein ovales Sprühbild zu erzeugen. Dabei sind die das Sprühbild formenden Luftdüsen lediglich in mindestens einem Segment um den Zerstäuberkopf ausgebildet. Beispielsweise sind zwei das Sprühbild formende Luftdüse in beispielsweise mit einer Spaltform auf gegenüberliegender Seite in Bezug zur Austrittsöffnung bzw. zur Zerstäuberglocke ausgebildet. Werden vier um einen Winkelversatz von beispielsweise 90° ausgebildete Luftdüsen verwendet, können zudem die Achsen des Ovals eingestellt werden. Vorteilhafterweise sind mit einer Luftdüse oder einem Luftspalt eine separate Luftkammer verbunden. Hierdurch kann der Luftdruck dieser Luftdüsen separat gesteuert werden. Derartige auf einem Segment um die Austrittöffnung angeordnete Luftdüsen zur Sprühbildformung können auch für eine Druckluftpistole ohne Glocke oder für einen Zerstäuber mit Zerstäuberglocke und ohne Druckluftzerstäuberkopf verwendet werden.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist zumindest eine Druckluftdüse der Anzahl von Druckluftdüsen des Druckluftzerstäuberkopfs mit einem innerhalb des Druckluftzerstäuberkopfes angeordneten Druckluftkanal verbunden. Der Druckluftkanal ist in dieser Weiterbildung ebenfalls innerhalb der Hohlwelle ausgebildet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine erste Druckluftdüse der Anzahl von Druckluftdüsen des Druckluftzerstäuberkopfs mit einem ersten innerhalb des Druckluftzerstäuberkopfs angeordneten Druckluftkanal verbunden. Eine zweite Druckluftdüse der Anzahl von Druckluftdüsen des Druckluftzerstäuberkopfs ist mit einem zweiten innerhalb des Druckluftzerstäuberkopfs angeordneten Druckluftkanal verbunden. Die erste Druckluftdüse und die zweite Druckluftdüse sind vorzugsweise unterschiedlich ausgebildet und/oder weisen eine unterschiedliche Ausrichtung auf. Vorteilhafterweise ist die erste Druckdüse als Ringspalt für eine Rundstrahlausbildung einer Sprühstrahlform ausgebildet. Vorteilhafterweise ist die zweite Druckdüse als (Hörnerluft-)Bohrung und/oder Schlitz für eine Flachstrahlausbildung einer Sprühstrahlform ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind der erste Druckluftkanal mit einem ersten Ventil und der zweite Druckluftkanal mit einem zweiten Ventil zur Einspeisung der Druckluft verbunden. Dies ermöglicht ein Schalten der Einspeisung wahlweise in einen oder beide Druckluftkanäle. Bevorzugt ist der Druck der Druckluft in dem ersten Druckluftkanal und in dem zweiten Druckluftkanal unabhängig voneinander einstellbar. Dies ermöglicht eine feine Justage der Strahlform. Durch die Formgebung der Austrittsöffnung für das Beschichtungsmittel, also insbesondere die Form des Nadel-Ventils, ist zusätzlich zur Sprühstrahlform eine Partikelgröße des Beschichtungsmittels eingestellbar. Die Strahlform wird zudem vorteilhafterweise an eine kombinierte Zerstäubung mit der Zerstäuberglocke angepasst.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Druckluftzerstäuberkopf durch ineinander gesetzte Rohre ausgebildet. Vorzugsweise bilden Zwischenräume zwischen den Rohren eine Anzahl von Druckluftkanälen aus. Vorteilhafterweise ist innerhalb des innersten Rohres der zweite Kanal für das Beschichtungsmittel axial ausgebildet. Alternativ zu der Verwendung von Rohren sind konzentrische Bohrungen in einem massiven Körper zur Ausbildung des Kanals bzw. des Druckluftkanals vorgesehen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Zerstäuberglocke einen Glockenkörper und einen innerhalb des Glockenkörpers ausgebildeten Steg auf. Der Steg ist auf der Hohlwelle befestigt. Zwischen dem Glockenkörper und dem Steg ist eine Zuführungskammer zur Zuführung des Beschichtungsmittels ausgebildet. Hin zur Glockenwandung ist der Steg vorteilhafterweise sich verjüngend ausgebildet. Vorteilhafterweise weist der Steg eine Anzahl von Öffnungen zur Zuführung des Beschichtungsmittels zur Zuführungsfläche und zur Zerstäubungskante auf. Die Öffnungen können beispielsweise als Bohrungen oder Spalte ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Kanal in die Zuführungskammer mündet.
Gemäß eine anderen Weiterbildung weist der Zerstäuber eine Mehrzahl von ersten Kanälen auf, wobei jeder erste Kanal mit einem Ventil zum Schalten des Beschichtungsmittels verbunden ist. Das Beschichtungsmittel weist beispielsweise mehrere Farben auf, wobei die durch die Zerstäuberglocke gesprühte Farbe oder Farbkombination mittels der Ventile schaltbar ist. Gemäß eine anderen Weiterbildung weist der Zerstäuber eine Mehrzahl von Ventilen auf, die mit dem zweiten Kanal zum Schalten des Beschichtungsmittels verbunden sind. Das Beschichtungsmittel weist beispielsweise mehrere Farben auf, wobei die durch den Druckluftzerstäuberkopf gesprühte Farbe oder Farbkombination mittels der Ventile schaltbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens ein in einem Gehäuse des Zerstäubers integrierter Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel vorgesehen. Die Austrittsöffnung des Druckluftzerstäuberkopfes oder der erste Kanal ist vorzugsweise mit dem Vorratsbehälter verbunden. Die Austrittsöffnung und/oder der erste Kanal sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Vorratsbehälter durch die Austrittsöffnung und/oder den ersten Kanal hindurch befüllbar ist. Vorteilhafterweise wird zur Befüllung durch die Austrittsöffnung zunächst das Nadelventil in eine geöffnete Position verstellt. Nach einer in Abhängigkeit von der Verschmutzung erfolgten Reinigung beispielsweise mit einem Lösungsmittel kann das Beschichtungsmittel in den Vorratsbehälter eingebracht werden.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der Vorratsbehälter eine Schlauchform auf. Zwar können auch starre Formen für den Vorratsbehälter verwendet werden, in einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist jedoch vorgesehen, dass der Vorratsbehälter eine elastische Hülle aufweist, die ein Volumen zur Bevorratung des Beschichtungsmittels umschließt. Bei der Befüllung mit dem Beschichtungsmittel wird das Volumen der elastischen Hülle vergrößert. Hingegen wird das Volumen bei der Zerstäubung verringert. Vorzugsweise ist der Vorratsbehälter derart ausgebildet, dass mittels eines Hilfsmediums die Form der elastischen Hülle zur Änderung des Volumens steuerbar ist. Für ein elektrostatisches Verfahren ist das Hilfsmedium vorzugsweise elektrisch isolierend ausgebildet.
In verschiedenen besonders vorteilhaften Ausgestaltungsvarianten weist die elastische Hülle eine Schlauchform, eine Ballonform oder eine Faltenbalgform auf. Bevorzugt ist die Form der Hülle einer Kammer angepasst innerhalb derer das Volumen der Hülle veränderbar ist.
In einer anderen Weiterbildung weist der Vorratsbehälter ein saugfähiges elastisches Material, beispielsweise einen Schwamm oder dergleichen auf, der durch Aufsaugen eine Bevorratung des Beschichtungsmittels ermöglicht. Vorteilhafterweise ist das saugfähige elastische Material innerhalb der Hülle angeordnet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Befüllungsstation für einen Zerstäuber. Vorzugsweise ist der Zerstäuber gemäß dem zuvor Erläuterten ausgebildet. Der Zerstäuber weist einen Vorratsbehälter für ein Beschichtungsmittel auf.
Die Befüllstation weist einen Grundköper mit einer Vertiefung auf. Die Form der Vertiefung ist einem Kopf des Zerstäubers als Ausformung derart angepasst, dass der Kopf des Zerstäubers in die Vertiefung einführbar ist. Der Zerstäuber und die Befüllstation weisen dabei eine derartige mechanische Schnittstelle auf, dass der Zerstäuber an der Befüllstation oder die Befüllstation an dem Zerstäuber anzudocken ist. Zwischen dem Kopf des Zerstäubers und der Wandung der Vertiefung verbleibt dabei ein Zwischenraum, wenn der Zerstäuber an die Befüllstation angedockt und dabei der Kopf des Zerstäubers in die Vertiefung eingeführt ist. Die Ausgestaltung des Zwischenraumes ermöglicht, dass auch bei angedocktem Zerstäuber die Zerstäuberglocke rotierbar ist insbesondere um den Reinigungsprozess zu erleichtern.
Vorzugsweise weist die Befüllstation einen Adapter auf. Der Adapter weist einen Befüllzuführungskanal zur Befüllung mit dem Beschichtungsmittel auf. Der Befüllzuführungskanal ist vorzugsweise mit einem Farbwechsler insbesondere über ein Ventil verbindbar oder verbunden.
Der Adapter ist vorzugsweise zu einer Austrittsöffnung eines Druckluftzerstäuberkopfes derart positionierbar, dass die Befüllung des Vorratsbehälters durch den Befüllzuführungskanal und die Austrittsöffnung erfolgen kann, wenn der Zerstäuber an die Befüllstation angedockt ist. In einer anderen auch kombinierbaren Ausgestaltung ist die Zerstäuberglocke vorzugsweise automatisch von der Hohlwelle zu lösen. Vorteilhafterweise ist die Befüllstation zum Abziehen der Zerstäuberglocke ausgebildet. Weiterhin ist in einer anderen, auch kombinierbaren Ausgestaltung die Befüllstation zur Befüllung über den Zuführungskanal zur Zerstäuberglocke ausgebildet Vorzugsweise ist der Adapter zu dem ersten Kanal zur Zuführung des Beschichtungsmittels zur Zerstäuberglocke derart positionierbar, dass die Befüllung des Vorratsbehälters durch den Befüllzuführungskanal und den ersten Kanal erfolgen kann, wenn der Zerstäuber an die Befüllstation angedockt ist.
Vorzugsweise weist der Adapter eine Zuführungsöffnung oder einen Zuführungsstutzen auf. Vorzugsweise weist der Adapter oder die Austrittsöffnung oder der erste Kanal eine Dichtung auf, die eine Kontaktfläche zwischen dem Adapter und der Austrittsöffnung und/oder zwischen dem Adapter und dem ersten Kanal abdichtet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Befüllstation zumindest einen Reinigungsmittelzuführungskanal auf. In einer anderen auch kombinierbaren Weiterbildung weist die Befüllstation Reinigungsdüsen zur Reinigung des Zerstäubers auf. In einer weiteren ebenfalls kombinierbaren Ausgestaltung ist die Befüllstation zum Auffangen von Reinigungsmitteln und/oder Beschichtungsmittelresten ausgebildet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Beschichtungssystem mit einer zuvor erläuterten Befüllungsstation, mit einem zuvor erläuterten Zerstäuber.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Molch vorgesehen, wobei der Vorratsbehälter mittels des Molches zur Zerstäubung entleerbar ist. Vorzugsweise ist der Vorratsbehälter in Form eines Schlauches oder Rohres ausgebildet. Vorzugsweise ist der Vorratsbehälter spiralförmig ausgebildet. Beim Lackieren wird der Molch durch ein vorzugsweise elektrisch isolierendes Druckmedium in Richtung der Austrittsöffnung in eine Parkstation des Molches geschoben. Beim Befüllen mit Beschichtungsmittel wird der Molch zurück in die Gegenrichtung geschoben bis in eine andere Parkstation.
Die zuvor beschriebenen Weiterbildungsvarianten sind sowohl einzeln als auch in Kombination besonders vorteilhaft. Dabei können sämtliche Weiterbildungsvarianten untereinander kombiniert werden. Einige mögliche Kombinationen sind in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Figuren erläutert. Diese dort dargestellten Möglichkeiten von Kombinationen der Weiterbildungsvarianten sind jedoch nicht abschließend.
Im Folgenden wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand von zeichnerischen Darstellungen näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische teilweise geschnittene Ansicht eines Zerstäubers,
2 eine vergrößerte Detailansicht des Zerstäubers der 1,
3 eine schematische teilweise geschnittene Ansicht eines Zerstäubers mit einem Vorratsbehälter,
4 eine schematische, vergrößerte Detailschnittansicht eines Zerstäubers mit einer angedockten Befüllstation,
5a bis 5c schematische Detailansichten eines Zerstäubers mit einer ballonförmigen elastischen Hülle eines Vorratsbehälters in verschiedenen Befüllungszuständen, und
6a und 6b schematische Detailansichten eines Zerstäubers mit einer schlauchförmigen elastischen Hülle eines Vorratsbehälters in verschiedenen Befüllungszuständen.
In 1 ist eine Ansicht eines Zerstäubers als teilweise geschnittene Ansicht schematisch dargestellt. Der Zerstäuber weist dabei eine Zerstäuberglocke 100 auf. Die Zerstäuberglocke 100 weist eine Glockenform auf. Die Zerstäuberglocke 100 wird auch als Zentrifugal-Zerstäuber oder Rotations-Zerstäuber bezeichnet. Die Zerstäuberglocke 100 zerstäubt ein Beschichtungsmittel, das auch als Beschichtungsmedium bezeichnet werden kann und beispielsweise eine Farbe ist. Durch die Rotation der Zerstäuberglocke 100 erfährt das Beschichtungsmittel eine Zentrifugalkraft, so dass mittels einer zusätzlich wirkenden elektrostatischen Kraft auf das Werkstück ein im Wesentlichen ringförmiges Lackierbild erzeugt wird. Ein rotationssymmetrischer Sprühstrahl B_G der Zerstäuberglocke 100 ist in 1 schematisch dargestellt. Wird ausschließlich die Zerstäuberglocke 100 zum Lackieren verwendet, wächst erst bei einem längeren Lackiervorgang die Mitte des Lackierbildes mit Hilfe des elektrischen Feldes zu. Das Lackierergebnis weist daher signifikante Schichtdickenunterschiede des Beschichtungsmittels auf, die durch eine Bewegung des Zerstäubers ausgeglichen werden könnten.
Die Zerstäuberglocke 100 ist zur Erzeugung der Rotation auf einer Turbinenwelle 110 befestigt, die als Hohlwelle 110 ausgebildet ist. Die Turbinenwelle 100 ist im Ausführungsbeispiel der 1 ein Bestandteil einer Hochrotationsturbine 111, die mit Druckluft betrieben wird. Zur Zuführung des Beschichtungsmittels in die Zerstäuberglocke 100 sind acht Ventile vorgesehen, von denen ein erstes Ventil 151 und ein zweites Ventil 152 in der 1 geschnitten dargestellt sind. Selbstverständlich können auch mehr weniger als acht Ventile verwendet werden. Das Beschichtungsmittel weist beispielsweise unterschiedliche Stoffe, wie unterschiedliche Farben, Lacke, Lösungsmittel oder dergleichen auf. Mit den Ventilen lassen sich beispielsweise verschiedene Farben, Lacke oder Lösungsmittel einzeln oder gleichzeitig der Zerstäuberglocke 100 zuführen, so dass schnelle Farbwechsel und auch Farbübergänge ermöglicht werden.
Die Ventile 151, 152 sind mittels Druckluft ansteuerbar. Hierzu sind die Ventile 151, 152 in einer ersten Ausführungsform mit einer Bohrung 159 verbunden, die an ihrem Ende einen Dichtring 155 aufweist und Mittel zum Anschließen einer Druckluftzuführung, wie einen Schraubverschluss, eine Rastung oder dergleichen, aufweist. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform die Rückseite des Zerstäubers als eine Adapterplatte mit Dichtringen 155 ausgebildet, um einen schnellen Wechsel der zuzuführenden Beschichtungsmedien zu ermöglichen. Für einen schnellen Wechsel mittels der Adapterplatte ist ein automatisches Schließventil 157 vorgesehen, das einen Rückfluss des unter Druck stehenden Beschichtungsmittels aus der Adapterplatte des Zerstäubers verhindert.
In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Ventile mit Schläuchen 258 zur Druckluftzuführung für die Ansteuerung der Ventile 151, 152 und mit Schläuchen 259 für die Zuführung des Beschichtungsmittels verbunden.
Im Ausführungsbeispiel der 1 ist die Zerstäuberglocke 100 auf der Hohlwelle 110 befestigt. Dabei ragt die Zerstäuberglocke 100 stirnseitig über das Ende der Hohlwelle 110 hinaus. Fluchtend zur Achse der Hohlwelle 100 ist innerhalb des stirnseitig hinausragenden Bereichs der Zerstäuberglocke 100 ein Druckluftzerstäuberkopf 200 angeordnet. Diese zentrale Anordnung fluchtend zur Achse der Hohlwelle 111 ermöglicht eine günstige Ausbildung des durch den Druckluftzerstäuberkopf 200 gebildeten Sprühstrahls B_D. Die Zuführung des Beschichtungsmittels erfolgt durch die Hohlwelle 110 hindurch. Ein Ventil 252 weist eine Nadel (250 siehe 2) zur Steuerung des Sprühstrahls B_D des Druckluftzerstäuberkopfes 200 auf. Weitere Ventile 251, 253 sind mit einer Beschichtungsmittelzuführung 229 für den Druckluftzerstäuberkopf 200 zur wahlweisen Zuführung, beispielsweise einer Farbe des Beschichtungsmittels, durch die Hohlwelle 110 hindurch verbunden. Weiterhin ist in 1 ein auswechselbarer Luft-Ring 195 dargestellt, der mittels verschiedener Ausführungen unterschiedliche Sprühbilder ermöglicht. Dieser Luft-Ring 195 kann auch als Sprüh-Ring oder Luftlenk-Ring bezeichnet werden. Dieser ist vorteilhafterweise auswechselbar um Bohrungen 190, Schlitze 190 oder Spalte 190 des Luft-Ringes 195 zur Reinigen oder verschiedene Luft-Ringe 195 auszutauschen oder zu wechseln.
Der Zerstäuber weist zwei rotationssymmetrische Gehäuseteile 10D und 10R auf, wobei außen zusätzlich eine Verkleidung 11 vorgesehen ist. Die Ventile 151, 152, 251, 252, 253, deren Zuführungen und die Hochrotationsturbine 111 sind innerhalb eines Gehäuseteils 10d/10R des Gehäuses angeordnet. Die Verkleidung 11 hat dabei eine Schutzfunktion und kann schnell gereinigt werden, da diese vorzugsweise glatte Außenflächen aufweist. Unter der Verkleidung 11 befindet sich ein Befestigungsring mit Gewinde welche zwei getrennte Gehäuseteile 10D, 10R miteinander verbindet.
Weiterhin ist ein Befestigungsschlüssel 290 dargestellt, der genutzt werden kann um die Zerstäuberglocke 100 von der Befestigung auf der Hohlwelle 110 beispielsweise durch Öffnen eines Bajonett-Verschlusses für Reinigungs- oder Austauschzwecke zu lösen beziehungsweise zu befestigen. Der Befestigungsschlüsse 290 verhindert bei seinem Einsatz dabei ein Mitdrehen der Hohlwelle 110.
Durch die Ausbildung des Zerstäubers gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 können zwei Beschichtungsverfahren, also das Rotationszerstäuben und das Druckluftzerstäuben miteinander kombiniert werden. Hierzu können ein Rotationszerstäubungsverfahren und ein Druckluftzerstäubungsverfahren sequenziell durchgeführt werden. Bevorzugt ist der Zerstäuber jedoch derart ausgebildet, dass sowohl das Rotationszerstäubungsverfahren als auch das Druckluftzerstäubungsverfahren gleichzeitig durchführbar sind. Dabei können für das Rotationszerstäubungsverfahren und das Druckluftzerstäubungsverfahren gleiche oder unterschiedliche Medien des Beschichtungsmittels, beispielsweise unterschiedliche Farben oder eine Farbe und ein Lack-Lösungsmittel-Gemisch zerstäubt werden. Für sehr schmale oder kleine Teile ist hingegen der alleinige Einsatz des Druckluftzerstäuberkopfes vorteilhaft, wobei der Druckluftzerstäuberkopf 200 vorteilhafterweise ausgebildet ist den Sprühstrahl zu bündeln um die Sprühstrahlform punktstrahlgenau zu erzeugen, beispielsweise auch zur Erzeugung von Beschriftungen.
Zusätzlich kann durch Anlegen einer Hochspannung eine elektrostatische Kraft von geladenen Teilchen des Beschichtungsmittels auf ein Werkstück genutzt werden. Durch die gleichzeitige Zerstäubung mit dem Rotationszerstäubungsverfahren und dem Druckluftzerstäubungsverfahren mittels des Zerstäubers des Ausführungsbeispiels der 1 ist eine sehr gleichmäßige Schichtdickenverteilung in kurzer Zeit und bei geringem Lackverlust und ohne eine zusätzliche Bewegung eines Trägerarmes (z. B. eines Roboters) erzielbar. Der Zerstäuber ist sowohl als Automatik-Zerstäuber als Teil einer Robotik als auch für den Handbetrieb ausgebildet.
In 2 ist ein Ausschnitt der 1 mit der Zerstäuberglocke 100 und dem Druckluftzerstäuberkopf 200 wiederum als Teilschnittansicht schematisch dargestellt.
Die Zerstäuberglocke weist einen äußeren Glockenkörper 101 und einen mit dem Glockenkörper 101 verbundenen Steg 102 auf. Dabei kann der Steg 102 mit dem Glockenkörper 101 verschraubt oder verrastet sein. Alternativ ist es möglich Glockenkörper 101 und Steg 102 einstückig auszuformen. Der Steg 102 kann auch als Prall-Platte bezeichnet werden. Der Steg 102 ist mittels eines Gewindes auf der Hohlwelle 110 montiert. Alternativ könnte der Steg 102 mittels einer Rändelung oder einer Passform auf der Hohlwelle 110 montiert sein. Der Glockenkörper 101 weist eine stirnseitige Zuführungsfläche 170 zur Zuführung des Beschichtungsmittels von einer Innenseite der Zerstäuberglocke 100 zur Zerstäubungskante 172 auf. Die Zuführungsfläche 170 weist für eine verbesserte Zerstäubung an ihrem kantenseitigen Bereich eine Rändelung 171 auf.
Zwischen dem Steg 102 und dem Glockenkörper 101 ist eine rotationssymmetrische Zuführungskammer 112 zur Zuführung des Beschichtungsmittels ausgebildet. Zur Seite der Zerstäubungskante 172 hin mündet die Zuführungskammer 112 in einer Vielzahl von rotationssymmetrisch angeordneten Bohrungen 181, die über einen ringförmigen Spalt 180 eine Abgabe des Beschichtungsmittels auf die Zuführungsfläche 170 und weiter zur Zerstäubungskante 172 ermöglichen. Vorzugsweise werden mindestens 360 Bohrungen oder alternativ eine Anzahl von Ringsspaltabschnitten ausgebildet. Auf der der Zerstäubungskante 172 abgewandten Seite der Zuführungskammer 112 münden eine Anzahl von Kanälen 121, 122 in die Zuführungskammer 112 um das Beschichtungsmittel in die Zuführungskammer 112 einzubringen. Um einen Rückfluss des Beschichtungsmittels in Richtung der Kanäle 121, 122 (die auch als Farbkanäle bezeichnet werden können) zu reduzieren oder ganz zu verhindern, weisen der Glockenkörper 101 und/oder der Steg 102 kanalseitig eine ringförmige Auskragung auf. Zusätzlich oder alternativ ist um jeden Kanal 121, 122 eine Druckluftringdüse 160, 161 ausgebildet, die einen koaxialen Luftring in Richtung der Zuführungskammer erzeugt und so ebenfalls einen Rückfluss des Beschichtungsmittels in Richtung der Kanäle 121, 122 verhindern kann.
Zusätzlich ist mindestens eine Düse 162 zur Außenspülung des Glockenkörpers 101 der Zerstäuberglocke 100 beispielsweise mit einem Lösungsmittel ausgebildet und vorzugsweise kanalseitig angeordnet. Im Lenkluft-Ring 195 sind eine Anzahl von Luftdüsen 190, Spalte 190 und/oder Schlitze 190 ausgebildet, die auf den zerstäuberkantenseitigen Endbereich der äußeren Oberfläche des Glockenkörpers 101 und/oder auf den Sprühstrahl B_G der Zerstäuberglocke 100 hin ausgerichtet sind. Ebenfalls ist es vorteilhaft unterschiedliche Luftdüsen 190, insbesondere von verschiedenen Teilkreisen und/oder von verschiedenen Ringen unterschiedlicher Durchmesser jeweils getrennt mit einem Druckluftkanal auszubilden, wobei jeder Druckluftkanal mit einem Druckluftventil verbunden ist. Dies ermöglicht die Druckluft für unterschiedliche Luftdüsen getrennt und damit autark einzustellen um eine Sprühkegelform jeweils der Form des zu beschichtenden Werkstückes anzupassen. Hierdurch kann vorteilhafterweise Beschichtungsmittel, wie ein verwendeter Lack eingespart werden. Die als Schlitz ausgebildete Druckluftdüse 191 ist lediglich auf einem Segment des Lenkluft-Rings 195 ausgebildet. Eine korrespondierende Düse (in 2 nicht dargestellt) ist der Düse 191 gegenüberliegend ausgebildet. Beide Düsen 191 ermöglichen die Einstellung eines ovalen Sprühbildes.
Innerhalb einer zentralen, stirnseitigen Öffnung 130 der Zerstäuberglocke 130 ist ein Druckluftzerstäuberkopf 200 drehfest angeordnet. Die Öffnung 130 ist dabei innerhalb der Zuführungsfläche 170 und innerhalb des Steges 102 ausgebildet.
Der Druckluftzerstäuberkopf 200 weist eine Austrittsöffnung 210 für das Beschichtungsmittel auf. Die Austrittöffnung 210 ist unmittelbar vor der Austrittöffnung 210 durch ein Nadelventil 250 zu öffnen und zu schließen. Der Sprühstrahl B_D des Druckluftzerstäuberkopfes 200 ist durch mindestens zwei getrennte Luftdüsen 230, 231, 232 formbar. Eine Luftdüse 230 ist als Ringspalt für eine Rundstrahlformung ausgebildet. Hörnerluftbohrungen 232 oder Hörnerluftschlitze sind für eine Flachstrahlformung ausgebildet. Die ringförmig angeordneten Bohrungen 231 sind zusätzlich für eine gute Zerstäubung und die Rundstrahlformgebung ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel der 2 weisen die Hörnerluftbohrungen 232 und die Bohrungen 231 dieselbe Zuführung 262 auf, die als Zuführungsbohrung ausgebildet sein kann. Alle Luftkanälen, Luftdüsen oder Luftkammern können durch das Beimengen von Reinigungsmittel in den Luftstrom der Druckluft innen gereinigt werden (Injektor-Prinzip).
Durch eine Formgebung der als Farbdüse 210 ausgebildeten Austrittsöffnung 210, der Schließ-Nadel des Nadel-Ventils 250, und der Luftdüsen 230, 231, 232 ist durch eine Veränderung des Luftdruckes in den einzelnen Luftdüsen 230, 231, 232 und durch die Stellung des Nadel-Ventils 250 bei der Druckluftzerstäubung die Form des Sprühstrahls B_D und/oder eine Partikelgröße des Beschichtungsmittels für das zu lackierende Werkstück einstellbar. Dies hat den Vorteil, dass ein weicher, insbesondere auch gedrillter, Sprühstrahl B_D – zum Beispiel ohne oder mit wenig Zerstäuberluft und/oder Hörnerluft – erzeugbar ist.
Hierdurch kann beispielsweise auch der elektrostatische Effekt des Zerstäubers vollständig ausgenutzt werden.
Der weiche Sprüh-Nebel des Luftzerstäuberkopfes 200 des Ausführungsbeispiels der 2 wird durch die elektrostatische Kraft auf das zu lackierende Werkstück als Gegenpotential geführt. Bei Werkstücken mit tiefen Ausnehmungen, wie bei Stoßfängern von Kraftfahrzeugen, wirkt der Effekt des Faradayschen Käfigs. Durch einen höheren Luftdruck durch den Druckluftzerstäuberkopf 200 des Ausführungsbeispiels der 2 ist eine tiefergehendere Lackierung möglich, wodurch das Lackierergebnis mit einer gleichmäßigeren Lackdicke verbessert werden kann.
Der Druckluftzerstäuberkopf 200 ist innerhalb der Öffnung 130 in der Zerstäuberglocke 100 angeordnet. Drei Rohre 271, 272 und 273 bilden in den Zwischenräumen zwischen diesen Rohren zwei Druckluftkanäle 261 und 262 aus, die Druckluft den Luftdüsen 230, 231, 232 zuführen. Die Druckluft innerhalb der zwei Druckluftkanäle 261 und 262 ist dabei durch zwei Ventile (nicht dargestellt) getrennt steuerbar. Der Innenraum des innersten Rohres 273 um die Achse der Hohlwelle 110 bildet einen Kanal 220 aus, der auch als Farbkanal oder Medienkanal bezeichnet werden kann. Dieser Kanal 220 ist zwischen der Beschichtungsmittelzuführung 229 und dem Nadel-Ventil 250 ausbildet, so dass das Beschichtungsmittel von der Beschichtungsmittelzuführung 229 zum Nadel-Ventil 250 durch den Kanal 220 geführt ist. Ebenfalls durch diesen Kanal 220 ist eine Nadel des Nadel-Ventils 250 geführt und mit dem Ventil-Antrieb 252 mechanisch gekoppelt, so dass ein Vor- oder Zurückverstellen der Nadel entlang der Achse der Hohlwelle 110 ein Schließen beziehungsweise Öffnen des Nadel-Ventils 250 bewirkt.
Zwischen dem äußeren Rohr 271 und der Hohlwelle 110, beziehungsweise im über die Hohlwelle 110 hinausragenden Bereich der Zerstäuberglocke 100 zwischen dem Steg 102 und dem äußeren Rohr 271 ist ein Zwischen-Druckluftkanal 260 ausgebildet. Dieser Zwischen-Druckluftkanal 260 führt Druckluft auf eine Stirnseite der Zerstäuberglocke 100, insbesondere auf die Zuführungsfläche 170 und die Zerstäubungskante 172. Der Druckluftzerstäuberkopf 200 weist an seinem stirnseitigen Ende eine Ablenkgeometrie 270 zur Ablenkung der Druckluft aus dem Zwischen-Druckluftkanal 260 auf eine Stirnseite 170 der Zerstäuberglocke 100 auf. Durch eine Beimengung von Reinigungsmittel (Spülmittel) in den Druckluftkanal 260 wird ein zusätzlicher Reinigungseffekt auf der Stirnseite 170 bis hin zur Zerstäubungskante 172 erzielt.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zerstäubers und eine Befüllstation 400 teilweise geschnitten schematisch dargstellt. Der Zerstäuber weist in seinem Gehäuseteil 10D einen Vorratsbehälter 300 in Form einer Rohrspirale 300 auf. Die Rohrspirale 300 ist über ein automatisches Schließventil 157 und weiter über ein Ventil 251 oder 252 mit der Beschichtungsmittelzuführung 229D für den Druckluftzerstäuberkopf 200 oder mit dem Ventil 152 über den Kanal 229R für die Rotationsglocke 100 verbunden. Innerhalb des Vorratsbehälters 300 ist ein Molch 310 enthalten. Dieser Molch 310 kann zwischen einer ersten Parkposition 311 und einer zweiten Parkposition 312 durch ein Hilfsmedium 330 bewegt werden. Das Hilfsmedium 330 ist ein elektrisch isolierendes Dosiermedium, das mit der Dosierpumpe 331 vor- und zurückgepumpt werden kann. Zusätzlich weist der Zerstäuber ein Schließventil 320 für eine Rückführung in die Rückführungsrichtung R₁ auf.
Weiterhin ist in 3 eine Befüllstation 400 in Schnittansicht schematisch dargestellt. Die Befüllstation 400 kann auch als Andockstation bezeichnet werden. An die Befüllstation 400 lässt sich der Zerstäuber andocken. Hierzu sind beispielsweise Verriegelungselemente vorgesehen (in 3 nicht dargestellt), die die Befüllstation 400 an dem Zerstäuber oder den Zerstäuber an der Befüllstation 400 lösbar befestigen. Vorzugsweise parkt ein Roboter (nicht dargestellt) den Zerstäuber in der Befüllstation 400.
Die Befüllstation 400 weist eine Vertiefung 430 auf, in die ein Kopf des Zerstäubers, also insbesondere die Zerstäuberglocke 100 und der Druckluftzerstäuberkopf 200 beim Andockvorgang einführbar sind. Weiterhin weist die Befüllstation 400 einen Adapter 441 auf, der zur Kopplung mit dem Druckluftzerstäuberkopf 200 ausgebildet ist.
Eine vergrößerte Detailschnittansicht mit einem Kopf des Zerstäubers und der Befüllstation 400 im angedockten Zustand ist in 4 schematisch dargestellt. Im angedockten Zustand verbleibt zwischen dem Kopf des Zerstäubers, der die Zerstäuberglocke und den Druckluftzerstäuberkopf 200 aufweist, ein Zwischenraum 431. Der Zwischenraum 431 ist mit Luft und Reinigungsmittel für einen Reinigungsvorgang zu fluten. Dabei werden zumindest der Luft-Ring 195 mit den Luftdüsen 190 (von innen über die Luftkanäle und von außen) und die insbesondere rotierende Zerstäuberglocke 100 gereinigt. Vorzugweise wird dabei jedoch die gesamte Stirnseite des Zerstäubers gereinigt. Zur Reinigung weist die Befüllstation 400 Reinigungsmittelzuführungskanäle 410, 411 zur Zuführung von Luft und Reinigungsmittel in die Zuführungsrichtung Z_S und Reinigungsmittelrückführungskanäle 420 zur Abführung in die Abführrichtung R₂ auf.
Zur Befüllung weist der Adapter 441 einen Befüllzuführungskanal 440. Nach der Zuführung von beispielsweise Lösungsmittel als Reinigungsmittel und Luft zur Reinigung des Druckluftzerstäuberkopfes 200 und des Kanals 220 und dessen anschließende Abführung kann der Vorratsbehälter 300 befüllt werden. Der Befüllzuführungskanal 440 ist durch eine Positionierung des Adapters 441 zu der Austrittsöffnung 210 des Druckluftzerstäuberkopfes 200 (vergl. 2) im Idealfall fluchtend ausgerichtet. Vorzugsweise ist zusätzlich eine Dichtung am Adapter 441 ausgebildet (in 4 nicht dargestellt), die einen seitlichen Austritt des Beschichtungsmittels an der Grenzfläche zwischen Adapter 441 und Druckluftzerstäuberkopf 200 verhindert. Zur Befüllung wird anschließend das Beschichtungsmittel in Befüllungsrichtung Z_SB eingebracht, beispielsweise durch Pumpen oder erhöhtem Druck des Beschichtungsmittels.
In den 5a bis 5c sind schematische Detailansichten eines Zerstäubers mit einer ballonförmigen elastischen Hülle 500 eines Vorratsbehälters in verschiedenen Befüllungszuständen dargestellt. In 5a wird die ballonförmige elastische Hülle 500 mit einem Beschichtungsmittel gefüllt. Dargestellt ist ein nahezu vollständiger Befüllungszustand, wobei das Volumen V_B1 in der Hülle 500 nahezu die gesamte Druckkammer 510 ausfüllt. Das Beschichtungsmittel wird dabei zur Befüllung durch eine Bohrung 158 zugeführt, wobei die Bohrung 158 beispielsweise mit einem Ventil des Druckluftzerstäuberkopf 200 verbunden ist (in 5a nicht dargestellt). Durch die Öffnung 530 gelangt das Beschichtungsmittel in die Hülle 500. Ein Rückschlagventil 542 oder ein Ventil einer anderen Ausführung verhindert einen Abfluss des Beschichtungsmittels durch die Reinigungsöffnung 540.
In der Druckkammer 510 außerhalb der Hülle 500 ist ein vorteilhafterweise elektrisch isolierendes Medium 330 vorgesehen, das mittels der der Dosierpumpe 331 vor und zurückgepumpt werden kann. Das Medium 330 kann auch als Schiebe-Medium bezeichnet werden. Zum Befüllen wird das Medium 330 aus der Druckkammer 510 herausgesaugt. Hierzu weist der Vorratsbehälter zusätzlich eine Anzahl Druck-Saug-Kanäle 521, 522 auf. Beispielsweise sind vier Druck-Saug-Kanäle 521, 522 vorgesehen. Die Druck-Saug-Kanäle 521, 522 sind vorzugsweise mit den Ecken der Druckkammer 510 verbunden.
In 5b ist die ballonförmige elastische Hülle 500 bei einem Zerstäubungsvorgang dargestellt. Die ballonförmige elastische Hülle 500 und die Druckkammer 510 sind in einem drucklosen Zustand dargestellt. Die ballonförmige elastische Hülle 500 weist jetzt nur noch das Volumen V_B2 auf.
In 5c ist das Volumen V_B3 der ballonförmigen elastischen Hülle 500 nahezu null. Das Beschichtungsmittel ist bis auf einen kleinen Rest aus der ballonförmigen elastischen Hülle 500 abgegeben. Ein Reinigungskanal 541 führt der Hülle 500 über das Rückschlagventil 542 und die Reinigungsöffnung 540 ein Gemisch aus Luft und Reinigungsmittel zu, das mittels der Ventile 551 und 552 einstellbar ist. Dabei ermöglicht das Ventil 551 die Zumischung von Luft und das Ventil 552 ermöglicht die Zumischung von Reinigungsmittel.
Anstelle der ballonförmigen Hülle 500 ist auch die Verwendung einer faltenbalgförmigen Hülle vorteilhaft.
In den 6a und 6b sind schematische Detailansichten eines Zerstäubers mit einer schlauchförmigen elastischen Hülle 600 eines Vorratsbehälters in verschiedenen Befüllungszuständen dargestellt.
Zur Befüllung, Abgabe und Reinigung ist wiederum eine Druckkammer 610, eine Öffnung 630 zur Befüllung und Abgabe, Druck-Saug-Kanäle 621, 622, eine Reinigungsöffnung 640, ein Rückschlagventil 642 und eine Reinigungskanal 641 mit daran angeschlossenen Ventilen 651, 652 zur Zuführung eines Luft-Reinigungsmittel-Gemisches analog zu den 5a bis 5c vorgesehen.
Die schlauchförmige elastische Hülle 500 ist in 6a mit dem Beschichtungsmittel gefüllt und weist daher das Volumen V_S1 auf.
In 5c ist das Volumen V_S2 der schlauchförmigen elastischen Hülle 600 nahezu null. Das Beschichtungsmittel ist bis auf einen kleinen Rest aus der schlauchförmigen elastischen Hülle 600 abgegeben. Der Reinigungskanal 641 führt der Hülle 600 über das Rückschlagventil 642 und die Reinigungsöffnung 640 ein Gemisch aus Luft und Reinigungsmittel zu, das mittels der Ventile 651 und 652 einstellbar ist. Dabei ermöglicht das Ventil 651 die Zumischung von Luft und das Ventil 652 ermöglicht die Zumischung von Reinigungsmittel.
Alternativ ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6b möglich durch ein zusätzliches Rückführungsventil 653 Reinigungsmittel in die Hülle 600 über die Befüllstation 400 zuzuführen und über den Reinigungskanal 641 und das Rückführungsventil 653 wieder abzuführen. Ein Rückführungsventil kann auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5c vorgesehen sein.
Die Erfindung ist dabei nicht auf die Ausgestaltung des Zerstäubers gemäß der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschränkt. Beispielsweise ist eine Vielzahl von verschiedenen Geometrien für die Düsen 160, 161, 190, 230, 231, 232 verwendbar. Beispielsweise ist auch eine andere Geometrie der Zerstäuberglocke 100 oder des Druckluftzerstäuberkopfes 200 möglich.

10R: Gehäuseteil für den Rotations-Zerstäuber
10D: Gehäuseteil für den Druckluft-Zerstäuber
11: Verkleidungs- und Befestigungsring
100: Zerstäuberglocke
101: Glockenkörper
102: Steg
110: Hohlwelle, Antriebswelle, Turbinenwelle
111: Turbinenantrieb
112: Zuführungskammer
121, 122: Kanal, Farbkanal
151, 152: Ventil, Farbventil
155: Dichtringe
157: Schließventil, automatisches Schließventil
158: Bohrung für Beschichtungsmittel, Farbe, Verdünner
159: Bohrung für Druckluft zum Ansteuern eines Ventils
160, 161: koaxialer Luftring
162: Spülungsdüse, Düse für die Außenspülung der Glocke
170: Zuführungsfläche
171: Rändelung
172: Zerstäubungskante
180: Spalt
181: Bohrung
190: Luft-Düsen (Bohrung/Spalt), Lenkluft-Düsen (Bohrung/Spalt)
195: Luft-Ring, Lenkluft-Ring
200: Druckluftzerstäuberkopf
210: Austrittsöffnung, Farbdüse
220: Kanal, Farbkanal
229D: Beschichtungsmittelzuführung für den Druckluftzerstäuberkopf
229R: Beschichtungsmittelzuführung für die Zerstäuberglocke
230: Druckluftdüse, Ringspaltdüse
231, 232: Druckluftdüse, Bohrung, Schlitz
250: Nadel-Ventil
251, 252, 253: Ventile
258: Schlauch für Druckluft zum Ansteuern eines Ventils
259: Schlauch für Beschichtungsmittel, Farbe, Verdünner
260: Zwischen-Druckluftkanal, Druckluftlagerung
261, 262: Druckluftkanal
270: Ablenkgeometrie, ringförmige Auskragung
271, 272, 273: Rohr
290: Befestigungsschlüssel
300: Schlauch, Rohrspirale
310: Molch
311: Parkposition 1 für den Molch
312: Parkposition 2 für den Molch
320: Schließventil
330: Hilfsmedium
331: Dosierpumpe, Zahnradpumpe
400: Befüllungsstation, Andockstation
410, 411: Reinigungsmittelzuführungskanal
420: Reinigungsmittelrückführungskanal
430: Ausformung, Vertiefung
431: Zwischenraum
440: Befüllzuführungskanal
441: Adapter
450: Gehäuse, Grundkörper
500: ballonförmige elastische Hülle
510, 610: Druckkammer
521, 522, 621, 622: Druck-Saug-Kanal
530, 630: Öffnung zur Befüllung und Abgabe
540, 640: Reinigungsöffnung
541, 641: Reinigungskanal
542, 642: Rückschlagventil
551, 651: Ventil
600: schlauchförmige elastische Hülle
B_G: Sprühstrahl der Zerstäuberglocke
B_D: Sprühstrahl des Druckluftzerstäuberkopfes
R₁, R₂: Rückführungsrichtung
V_B1, V_B2, V_B3, V_S1, V_S2: Volumen
Z_S: Zuführungsrichtung
Z_BS: Befüllungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19517477 A1 [0002]
- DE 19935253 A1 [0003, 0008]
- DE 9217458 U1 [0003]
- DE 9001265 U1 [0005]
- DE 9416015 U1 [0007]
- DE 10115463 A1 [0009]
- DE 1209920 [0011, 0012]
- DE 430602 A1 [0013]
- DE 10022854 A1 [0014]
- DE 60005536 T2 [0015]

Claims

Zerstäuber zum Zerstäuben eines Beschichtungsmittels – mit einer Zerstäuberglocke (100), die zur Rotation auf einer Hohlwelle (110) befestigt ist, wobei die Zerstäuberglocke (100) eine Öffnung (130) im Bereich der Hohlwelle (110) aufweist, – mit einem ersten Kanal (121) zur Zuführung des Beschichtungsmittels zur Zerstäuberglocke (100), – mit einem Druckluftzerstäuberkopf (200) der innerhalb der Hohlwelle (110) und/oder innerhalb der Zerstäuberglocke (100) drehfest angeordnet ist, wobei der Druckluftzerstäuberkopf (200) eine Austrittöffnung (210) für das Beschichtungsmittel und eine Anzahl Druckluftdüsen (230, 231, 232) aufweist, die innerhalb der zentralen Öffnung (130) der Zerstäuberglocke (100) zur auf ein zu beschichtendes Werkstück gerichteten Druckluftzerstäubung ausgebildet sind, und – mit einem zweiten Kanal (220) zur Zuführung des Beschichtungsmittels zum Druckluftzerstäuberkopf (200).
Zerstäuber nach Anspruch 2, bei dem – der erste Kanal (121) mit einem ersten Ventil (251, 252) verbunden ist, und – der zweite Kanal (220) mit einem zweiten Ventil (250, 251, 252, 253) verbunden ist.
Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem zweiten Kanal (220) und der Austrittöffnung (210) für das Beschichtungsmittel ein Ventil, insbesondere ein Nadel-Ventil (250), ausgebildet ist.
Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Innenseite der Hohlwelle (110) und dem Druckluftzerstäuberkopf (200) ein Zwischen-Druckluftkanal (260) ausgebildet ist.
Zerstäuber nach Anspruch 4, bei dem der Druckluftzerstäuberkopf (200) an seiner Stirnseite eine Ablenkgeometrie (270) zur Ablenkung der Druckluft aus dem Zwischen-Druckluftkanal (260) auf eine Innenseite der Zerstäuberglocke (100), insbesondere auf eine Zuführungsfläche (170) für das Beschichtungsmittel, aufweist.
Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest eine Druckluftdüse (230, 231, 232) der Anzahl von Druckluftdüsen (230, 231, 232) des Druckluftzerstäuberkopfs (200) mit einem innerhalb der Hohlwelle (110) angeordneten Druckluftkanal (261, 262) verbunden ist.
Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – eine erste Druckluftdüse (231) der Anzahl von Druckluftdüsen des Druckluftzerstäuberkopfs (200) mit einem ersten innerhalb der Hohlwelle (110) angeordneten Druckluftkanal (261) verbunden ist, – die eine zweite Druckluftdüse (232) der Anzahl von Druckluftdüsen des Druckluftzerstäuberkopfs (200) mit einem zweiten innerhalb der Hohlwelle (110) angeordneten Druckluftkanal (262) verbunden ist, – der erste Druckluftkanal (261) mit einem ersten Ventil und der zweite Druckluftkanal (262) mit einem zweiten Ventil zur Einspeisung der Druckluft verbunden sind.
Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Druckluftzerstäuberkopf (200) ineinander gesetzte Rohre (271, 272, 273) aufweist, – wobei die Zwischenräume (261, 262) zwischen den Rohren (271, 272, 273) eine Anzahl von Druckluftkanälen (261, 262) ausbilden, und/oder – wobei innerhalb des innersten Rohres (273) der zweite Kanal (220) ausgebildet ist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem ein Druckluftkanal (261, 262) mit einem Ventil zur Beimengung eines Reinigungsmittels verbunden ist.
Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zerstäuberglocke (200) einen Glockenkörper (101) und einen innerhalb des Glockenkörpers (101) ausgebildeten Steg (102) aufweist, der auf der Hohlwelle (110) befestigt ist, wobei zwischen dem Glockenkörper (101) und dem Steg (102) eine Zuführungskammer (112) zur Zuführung des Beschichtungsmittels ausgebildet ist.
Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – mit eine Mehrzahl von ersten Kanälen (121, 122), wobei jeder erste Kanal (121, 122) mit einem Ventil (151, 152) zum Schalten des Beschichtungsmittels verbunden ist, und/oder – mit einer Mehrzahl von Ventilen (251, 252, 253), die mit dem zweiten Kanal (220) zum Schalten des Beschichtungsmittels verbunden sind.
Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem in einem Gehäuse (10) des Zerstäubers integrierten Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel, wobei insbesondere die Austrittöffnung (210) des Druckluftzerstäuberkopfes (200) und/oder der erste Kanal (121, 122) derart ausgebildet und mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, dass der Vorratsbehälter durch die eine Austrittöffnung (210) und/oder durch den ersten Kanal (121, 122) hindurch befüllbar ist.
Zerstäuber nach Anspruch 12, bei dem der Vorratsbehälter eine elastische Hülle (500, 600) aufweist, die ein Volumen zur Bevorratung des Beschichtungsmittels umschließt.
Zerstäuber nach Anspruch 13, bei dem der Vorratsbehälter derart ausgebildet ist, dass mittels eines Hilfsmediums (330) die Form der elastischen Hülle (500, 600) zur Änderung des Volumens (V_B1, V_B2, V_B3, V_S1, V_S2) steuerbar ist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem die elastische Hülle (600) eine Schlauchform aufweist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem die elastische Hülle (500) eine Ballonform aufweist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem die elastische Hülle eine Faltenbalgform aufweist.
Befüllungsstation (400) für einen, einen Vorratsbehälter (300) aufweisenden Zerstäuber, – mit einem, eine Vertiefung (430) ausweisenden Grundkörper (450), wobei die Form der Vertiefung (430) einem Kopf des Zerstäubers derart angepasst ist, dass zwischen dem Kopf des Zerstäubers und der Wandung der Vertiefung (430) ein Zwischenraum (431) verbleibt, wenn der Zerstäuber an die Befüllstation angedockt und dabei der Kopf des Zerstäubers in die Vertiefung (430) eingeführt ist, und/oder – mit einem Adapter (441), der einen Befüllzuführungskanal (440) zur Befüllung mit einem Beschichtungsmittel aufweist, – wobei der Adapter (441) zu einer Austrittsöffnung (210) eines Druckluftzerstäuberkopfes (200) derart positioniert ist, dass die Befüllung des Vorratsbehälters (300) durch den Befüllzuführungskanal (440) und die Austrittsöffnung (210) erfolgen kann, wenn der Zerstäuber an die Befüllstation (400) angedockt ist.
Beschichtungssystem mit einer Befüllungsstation (400) nach Anspruch 18 und mit einem Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 17.