DE102007040154A1 - Verfahren zur Versorgung einer Beschichtungsanlage mit einem partikelförmigen Hilfsmaterial - Google Patents

Verfahren zur Versorgung einer Beschichtungsanlage mit einem partikelförmigen Hilfsmaterial Download PDF

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Abstract

Zum Abscheiden des Oversprays eines flüssigen Beschichtungsmaterials aus einer durch den Applikationsbereich einer Beschichtungsanlage fließenden Luftströmung wird das in die Luftströmung gelangte Overspray mit einem in die Luftströmung eingeführten partikelförmigen Hilfsmaterial beaufschlagt. Das frische Hilfsmaterial wird aus einem Vorlagebehälter über eine Leitungsanordnung in eine im Bereich der Gasströmung befindliche Behälteranordnung unterhalb des Applikationsbereichs gefördert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Versorgung einer Beschichtungsanlage mit einem partikelförmigen Hilfsmaterial gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Anlage zum automatischen Lackieren von Fahrzeugkarossen oder deren Teilen vorzugsweise mit Lackierrobotern.
  • Verfahren und Vorrichtungen dieser Gattung sind insbesondere aus WO 2007/039276 A1 und WO 2007/039275 A1 sowie aus DE 10 2005 013 708 A1 , DE 10 2005 013 709 A1 , DE 10 2005 013 710 A1 und DE 10 2005 013 711 A1 bekannt, deren gesamte Offenbarung hiermit zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Nach diesen Systemen erfolgt die trockene Abtrennung des Nasslack-Oversprays aus dem Abluftstrom der Sprühkabine in einer Filtervorrichtung, nachdem mit einer Düsenanordnung zuvor ein fließfähiges, partikelförmiges, sogenanntes Precoatmaterial in den Abluftstrom abgegeben wurde. Der Zweck des Precoatmaterials besteht im bekannten Fall darin, sich als Sperrschicht an den Filteroberflächen abzusetzen, um zu verhindern, dass diese Flächen durch anhaftende Overspraypartikel verkleben. Als Precoatmaterial, das mit dem Overspray in der Filtervorrichtung abgeschieden wird, soll insbesondere Kalk, Steinmehl, Aluminiumsilikate, Aluminiumoxide, Siliziumoxide, Pulverlack oder Ähnliches verwendet werden. Durch periodisches Reinigen der Filtervorrichtung gelangt das Gemisch aus Precoatmaterial und Nasslack-Overspray in Aufnahmebehälter, aus denen es teilweise einer erneuten Verwendung als Precoatmaterial zugeführt werden kann. Die Aufnahmebehälter sind unter dem Applikationsbereich über die gesamte horizontale Kabinenquerschnittsfläche verteilt. Die das Precoatmate rial in den Abluftstrom abgebende Düsenanordnung wird von einem das Precoatmaterial in fließfähigem Zustand enthaltenden Vorlagebehälter mit einem Injektor versorgt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Versorgung der Beschichtungsanlage mit dem partikelförmigen Hilfsmaterial anzugeben, die eine bessere Beaufschlagung der Overspraypartikel mit dem Hilfsmaterial und zugleich eine besonders zweckmäßige Förderung des Hilfsmaterials ermöglichen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe sowie Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Beaufschlagung und trockene Abscheidung des Nasslack-Oversprays verbessert werden kann, wenn das Hilfsmaterial nicht wie das Precoatmaterial des bekannten Systems aus dem Vorlagebehälter in eine Precoatierlanze gefördert und von dieser in die Kabinenabluft gesprüht, sondern stattdessen zunächst in unter dem Kabinenboden verteilte Aufnahmebehälter gefördert wird, wo das frische Hilfsmaterial dann in die die Lackpartikel enthaltende Luftströmung eingeführt werden kann.
  • Vorzugsweise wird hierbei das Hilfsmaterial (Precoat) nicht wie bei den bekannten Systemen von einem Injektor aus dem Vorlagebehälter durch starre Rohrleitungen, sondern insbesondere von einem Blowpot oder einer DDF-Pumpe od. dgl. durch eine flexible Schlauchleitung gefördert. Schläuche sind hinsichtlich Anschaffung und Montage weniger aufwendig als Rohrleitungen und können bei Bedarf zudem einfacher ausgetauscht werden. Ferner haben Schläuche den Vorteil, dass sie mit einfachen mechanischen Quetschventilen eine besonders einfache Steuerung des Materialflusses an den zu den einzelnen Aufnahmebehältern führenden Abzweigstellen der Leitungsanordnung ermöglichen.
  • Wenn der Vorlagebehälter als Blowpot ausgebildet ist, hat dies den Vorteil einer genauer dosierten Befüllung der Aufnahmebehälter bei relativ großer Förderleistung und auch mit relativ geringen Mengen.
  • Blowpots sind an sich bekannt (z. B. aus JP 02123025 A oder JP 06278868 A ) und wurden in Beschichtungsanlagen in der Praxis bisher dazu verwendet, Pulverlack zu den in der Nähe der Zerstäuber befindlichen Applikationsbehälter zu fördern. Es handelt sich um relativ kleine verschließbare Behälter mit einem luftdurchlässigen Boden, durch den Luft zum Fluidisieren des Pulvers und zu dessen Förderung in den Behälter geleitet wird. Diese Behälter wurden in bekannten Systemen ggf. unter Kontrolle der Füllmenge mit unerwünscht aufwendigen Wiegeeinrichtungen portionsweise gefüllt und dann in der Regel vollständig (bis auf eine kleine Restmenge) entleert.
  • Ähnliche Vorteile hinsichtlich einer genau dosierten Befüllung wie durch einen Blowpot ergeben sich, wenn stattdessen einem nur zur Fluidisierung ausgebildeten Vorlagebehälter eine Pulverdosierpumpe nachgeschaltet wird, wofür sich vorzugsweise sogenannte DDF-Pumpen oder andere nach dem Dichtstromprinzip mit Saug/Druckwechsel fördernde Dosierpumpen eignen, wie sie beispielsweise aus EP 1 427 536 B1 , WO 2004/087331 A1 oder 3 der DE 101 30 173 A1 bekannt sind. Derartige Pumpen und insbesondere DDF-Pumpen haben den Vorteil eines besonders pulverschonenden und genau dosierbaren Pulvertransports über relativ große Entfernungen, typisch als zentrale Versorgungseinheit für eine bis 24 m lange Lackierkabine.
  • Wenn der Vorlagebehälter unterhalb eines Vorratsbehälters für das Hilfsmaterial angeordnet ist und sich zwischen diesen Behältern eine abdichtende mechanische Fördereinrichtung wie beispielsweise eine Zellenradschleuse oder ein Schneckenförderer befindet, ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit einer kontinuierlichen Nachfüllung und gleichzeitigen Förderung des Hilfsmaterials zu den Aufnahmebehältern.
  • An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Behälter- und Leitungsanordnung;
  • 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach 1; und
  • 3 einen für die Anordnungen nach 1 und 2 geeigneten Vorlagebehälter.
  • Die in 1 dargestellte Anordnung dient zur Förderung eines Hilfsmaterials, das zur Aufnahme und/oder Bindung des in der Sprühkabine einer Beschichtungsanlage in die Abluftströmung gelangten Nasslack-Oversprays und bei dessen trockener Abscheidung in einer Filtervorrichtung verwendet wird. Vorzugsweise werden die in der gleichzeitigen Patentanmeldung DE ... beschriebenen Hilfspartikel verwendet, die durch eine Hohlraumstruktur und relativ zu ihren Außenabmessungen große innere Oberfläche gekennzeichnet sind und/oder chemisch mit dem Overspray reagieren. Die Erfindung eignet sich aber auch für die beispielsweise aus der WO 2007/039276 A1 bekannten Precoatpartikel. Die Sprühkabine und das Abscheidungsprinzip können bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede der WO 2007/039276 A1 entsprechen, so dass sich insoweit eine nähere Beschreibung erübrigt.
  • Die dargestellte Anordnung enthält einen Vorlagebehälter 10 für das im Folgenden als Precoatmaterial bezeichnete frische, also noch nicht mit dem Nasslack-Overspray in Berührung gekommene Hilfsmaterial. Dieses Precoatmaterial soll nicht wie bei den bekannten Systemen mit einer Düsenanordnung in den Abluftstrom der Sprühkabine gesprüht werden, sondern über eine Hauptleitung 12 und Stichleitungen 13 direkt in die trichterförmig dargestellten Aufnahmebehälter 14 gefördert werden, die insoweit ähnlich wie die Aufnahmebehälter für gebrauchtes Precoatmaterial des aus WO 2007/039276 bekannten Systems unterhalb des Applikationsbereich und des Kabinenbodens beispielsweise über die gesamte horizontale Querschnittsfläche der Kabine verteilt sein können.
  • Der Vorlagebehälter 10 kann vorzugsweise in an sich bekannter Weise als Blowpot oder als einfacher Fluidisierungsbehälter ausgebildet sein, wie unter Bezugnahme auf 3 noch näher erläutert wird. Während ein Blowpot durch den Druck der Fluidisierungsluft entleert werden kann, wird anderfalls dem Fluidisierungsbehälter zur Materialförderung eine Pulverdosierpumpe 15 nachgeschaltet wie z. B. die in der WO 03/024612 A1 beschriebene DDF-Pumpe oder eine andere bekannte Dichtstrompumpe der eingangs erwähnten Art.
  • Zum Befüllen des Vorlagebehälters 10 ist z. B. vertikal über ihm ein größerer Vorratsbehälter (Gebinde) 17 für das frische Precoatmaterial angeordnet, aus dem im einfachsten Fall das Material durch eine mit einer Klappe verschließbaren Öffnung in den Vorlagebehälter 10 rieseln kann. Vorzugsweise soll der Vorlagebehälter 10 aber auch während der Materialförderung kontinuierlich nachfüllbar sein, um Zeitverluste im Betrieb zu vermeiden. Hierfür kann sich zwischen den beiden Behältern 10 und 17 eine mechanische Fördereinrichtung 18 wie beispielsweise eine Schneckenförderung oder insbesondere eine Zellenradschleuse befinden. Bei Einsatz einer solchen Fördereinrichtung lässt sich vorteilhaft auch eine gewünschte Füllmenge einstellen, im Fall einer Zellenradschleuse über die vorab bestimmbare Füllmenge pro Zelle.
  • Die Hauptleitung 12 besteht vorzugsweise aus flexiblen Schläuchen und endet bei dem in 1 dargestellten Beispiel an den zu je einem Behälter 14 führenden Stichleitungen 13. Bei einer in der Praxis zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung mit einer DDF-Pumpe können Schläuche mit einem Innendurchmesser bis etwa 14 mm, insbesondere 6–12 mm verwendet werden. Bei der alternativ möglichen Verwendung eines Blowpots kann der Innendurchmesser der Schläuche vorzugsweise etwa 12 mm bis etwa 42 mm betragen. Die Stichleitungen 13 können rohrförmig sein und sind darstellungsgemäß an der Reihe nach längs der Hauptleitung 12 verteilte Pulverweichen 19 angeschlossen, die aus dem Stand der Technik an sich bekannte mechanische Quetschweichen sein können. Statt einer Quetschweiche 19 können auch zwei ebenso einfache Quetschventile in der Stichleitung bzw. in der Hauptleitung vor oder hinter den Stichleitungen vorgesehen sein. Für den in der Reihe letzten Aufnahmebehälter 14 ist keine Abzweigung erforderlich, da er direkt über das Ende der Hauptleitung 13 beschickt werden kann. Es können auch zwei oder mehr Behälter gleichzeitig beschickt werden, beispielsweise darstellungsgemäß der letzte und der vorletzte Behälter.
  • Die Hauptleitung 12 kann zweckmäßig in verschiedene Zweige aufgeteilt sein, beispielsweise in zwei auf den beiden Seiten einer Lackierkabine verlaufende Zweige.
  • Im Betrieb sind die Hauptleitung 12 und alle Stichleitungen 13 zunächst leer. Wenn ein bestimmter Aufnahmebehälter 14 beschickt werden soll, wird die Hauptleitung hinter der betreffenden Abzweigstelle durch Quetschen gesperrt, die betreffende Stichleitung 13 geöffnet und das Precoatmaterial dann von dem Vorlagebehälter 10 in den betreffenden Aufnahmebehälter 14 gefördert.
  • Abschließend wird der beschriebene Leitungsweg in den betreffenden Behälter entleert und gespült. Das „Sackgassenprinzip" dieses Ausführungsbeispiels hat den Vorteil, dass die Beschickungsmenge immer genau bestimmt und dosierbar ist, und dass der Leitungsweg nicht verblocken kann, da stets eine Spülung in dem Aufnahmebehälter erfolgt.
  • Das in 2 dargestellte abgewandelte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von 1 im Wesentlichen nur dadurch, dass die Hauptleitung 22 nicht an dem letzten Aufnahmebehälter 24 endet, sondern bis in den Vorratsbehälter 17 zurückgeführt ist. Infolge dessen ist eine kontinuierliche Kreisförderung des frischen Precoatmaterials von dem Vorratsbehälter 17 über den Vorlagebehälter 10 und durch die Hauptleitung 22 bis zurück in den Vorratsbehälter 17 möglich. Dies hat den Vorteil, dass bei Anforderung der Befüllung eines der Aufnahmebehälter an dessen Stichleitung sofort und ohne durch Spülen und Füllen der Hauptleitung verursachten Zeitverlust das Precoatmaterial zur Verfügung steht.
  • In 3 ist eine zweckmäßige Ausführungsform des Vorlagebehälters 10 dargestellt. Er besteht im Wesentlichen aus einem Zylinder 30 mit beliebiger Querschnittsform, der oben eine abdichtend verschließbare Einfüllöffnung 31 und unten über dem Behälterboden 32 einen luftdurchlässigen Fluidisierboden 33 hat. Unterhalb des Fluidisierbodens 33 besitzt der Behäl ter einen Anschluss 34 für die Fluidisierungsluft. Ebenfalls im unteren Behälterbereich befindet sich der durch ein Quetschventil QV steuerbare Behälterauslass 35 für das Precoatmaterial.
  • Für die Verwendung des Vorlagebehälters 10 als einfacher Fluidisierbehälter ist im oberen Bereich eine Entlüftungsöffnung 36 vorgesehen, damit das Precoatmaterial von der Dosierpumpe 15 aus dem Behälter herausgesaugt werden kann. Bei Verwendung des Vorlagebehälters 10 als Blowpot wird die Entlüftungsöffnung 36 dagegen durch das dort vorgesehene Quetschventil QV geschlossen, so dass das Precoatmaterial durch den Druck der Fluidisierungsluft vom Anschluss 34 durch den Auslass 35 aus dem Behälter herausgefördert werden kann. Jedenfalls bei Betrieb als Blowpot wird der Behälter 10 an seiner Oberseite druckdicht geschlossen, was insbesondere mit der erwähnten Zellenradschleuse erreichbar ist, die auch beim Befüllen abdichtet. Eine Abdichtung lässt sich aber stattdessen auch mit anderen mechanischen Fördereinrichtungen sowie mit ebenfalls an sich bekannten Doppelklappenkonstruktionen erreichen.
  • Zur Steuerung des Befüllvolumens kann der Vorlagebehälter 10 eine Füllstandssonde 38 zur kontinuierlichen Messung des Füllstands über die gesamte Behälterhöhe und/oder in unterschiedlichen Höhenlagen platzierte Füllstandssensoren 39 zur punktuellen Messung enthalten. Diese Einrichtungen zur Füllstandsmessung ermöglichen mit wesentlich weniger Aufwand als die bei bekannten Blowpots und ähnlichen Behältern vorgesehenen Wiegeeinrichtungen eine genau dosierte Befüllung und die Vermeidung unerwünschter Überfüllung.
  • Im Unterschied zu dem aus der WO 2007/039276 bekannten System können die unter dem Applikationsbereich über den Kabinenquerschnitt verteilten Aufnahmebehälter 14 selbst zur Einfüh rung des frischen Precoatmaterials in den den Overspray enthaltenden Abluftstrom der Kabinenluft dienen. Zu diesem Zweck kann die lackhaltige Abluft beispielsweise mit Leitblechen od. dgl. direkt in den Aufnahmebehälter geleitet werden, wo sie sich mit dem fluidisierten Precoatmaterial mischt, und von wo sie anschließend durch eine Filtereinrichtung hindurch abgesaugt wird, die unmittelbar über den Aufnahmebehältern angeordnet sein kann. Dabei kann es zweckmäßig sein, das fluidisierte Hilfsmaterial in den Aufnahmebehältern 14 von oben durch eine Düsenanordnung zusätzlich mit Druckluft aufzuwirbeln, so dass das Hilfsmaterial von dem dort hindurchfließenden Kabinenluftstrom mitgenommen und auf die Filter geleitet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2007/039276 A1 [0002, 0015, 0015]
    • - WO 2007/039275 A1 [0002]
    • - DE 102005013708 A1 [0002]
    • - DE 102005013709 A1 [0002]
    • - DE 102005013710 A1 [0002]
    • - DE 102005013711 A1 [0002]
    • - JP 02123025 A [0008]
    • - JP 06278868 A [0008]
    • - EP 1427536 B1 [0009]
    • - WO 2004/087331 A1 [0009]
    • - DE 10130173 A1 [0009]
    • - WO 2007/039276 [0016, 0027]
    • - WO 03/024612 A1 [0017]

Claims (17)

  1. Verfahren zur Versorgung einer Beschichtungsanlage mit einem partikelförmigen Hilfsmaterial, das zur Beaufschlagung des Oversprays verwendet wird, welcher bei der Beschichtung von Werkstücken mit flüssigem Beschichtungsmaterial in eine durch den Applikationsbereich der Beschichtungsanlage fließende, insbesondere aus Luft bestehende Gasströmung gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass das frische Hilfsmaterial aus mindestens einem Vorlagebehälter (10) über eine Leitungsanordnung (12) in eine im Bereich der Gasströmung befindliche Behälteranordnung (14) gefördert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das frische Hilfsmaterial während der Beaufschlagung des Oversprays in den Aufnahmebehältern (14) fluidisiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmaterial von einem Blowpot oder von einer nach dem Dichtstromprinzip und/oder nach dem Saug/Druck-Prinzip fördernden Pulverpumpe (15) durch die Leitungsanordnung (12) gepumpt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung eine Hauptleitung (12) enthält, aus der Stichleitungen (13) zu dem oder jedem der angeschlossenen Aufnahmebehälter (14) führen, und dass nach der Beschickung eines Aufnahmebehälters (14) jeweils sowohl dessen Stichleitung (13) als auch die Hauptleitung (12) in diesen Aufnahmebehälter entleert und gespült werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung eine Hauptleitung (12) enthält, aus der Stichleitungen (13) zu dem oder jedem der angeschlossenen Aufnahmebehälter (14) führen, und dass das Hilfsmaterial kontinuierlich von dem Vorlagebehälter (10) zu den Anschlussstellen der Stichleitungen (13) und von dort zurück zu dem Vorlagebehälter (10) oder zu einem dem Vorlagebehälter vorgeschalteten Vorratsbehälter (17) durch die Hauptleitung (12) zirkuliert.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebehälter (14) zeitlich nacheinander beschickt werden.
  7. Einrichtung zur Versorgung einer Beschichtungsanlage mit einem partikelförmigen Hilfsmaterial, das zur Beaufschlagung des Oversprays verwendet wird, welcher bei der Beschichtung von Werkstücken mit flüssigem Beschichtungsmaterial in eine durch den Applikationsbereich der Beschichtungsanlage fließende, insbesondere aus Luft bestehende Gasströmung gelangt, mit mindestens einem Vorlagebehälter (10) für das frische Hilfsmaterial und mit einer unter dem Applikationsbereich befindlichen Behälteranordnung (14) für das Hilfsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das frische Hilfsmaterial durch eine von dem Vorlagebehälter (10) bis in die Aufnahmebehälteranordnung (14) führende Leitungsanordnung (12) gefördert wird.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahmebehälteranordnung (14) im Bereich der Gasströmung befindet.
  9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlagebehälter (10) als Blowpot ausgebildet oder eine nach dem Dichtstromprinzip und/oder nach dem Saug/Druck-Prinzip fördernde Pulverpumpe (15) in die Leitungsanordnung (12) geschaltet ist.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmaterial in den Aufnahmebehältern (14) fluidisiert wird.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung eine Hauptleitung (12) enthält, aus der Stichleitungen (13) zu dem oder jedem der angeschlossenen Aufnahmebehälter (14) führen.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung (12) von der Aufnahmebehälteranordnung (14) bis zurück zu dem Vorlagebehälter (10) oder zu einem dem Vorlagebehälter vorgeschalteten Vorratsbehälter (17) führt.
  13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung (12) im Wesentlichen durch eine flexible Schlauchanordnung gebildet ist.
  14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung (12) zur Steuerung des Materialflusses zu den Stichleitungen (13) Quetschweichen (19) enthält.
  15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlagebehälter (10) unterhalb eines Vorratsbehälters (17) für das Hilfsmaterial angeordnet ist und sich zwischen diesen Behältern (10, 17) eine verschließ bare Klappenanordnung und/oder eine mechanische Fördereinrichtung (18) wie z. B. eine Zellenradschleuse oder ein Schneckenförderer befinden.
  16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlagebehälter (10) eine Einrichtung (38, 39) zum Messen der Füllhöhe enthält.
  17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sonde (38) zur Messung des Füllstands kontinuierlich über die Behälterhöhe und/oder in unterschiedlichen Höhenlagen platzierte Füllstandssensoren (39) zur punktuellen Messung vorgesehen sind.
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