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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Verdünnungssystem für eine Flüssigkeit
und einem Verfahren zum Betreiben eines Verdünnungssystems für eine Flüssigkeit
nach den Oberbegriffen der unabhängigen
Ansprüche.
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Farbspritzgeräte können nur
Farben mit einer maximalen Viskosität auftragen. So müssen z.
B. Acrylfarben mit bis zu 60 vol% Wasser verdünnt werden, um deren Viskosität für die Verarbeitung
in einem Farbspritzgerät
ausreichend herabsetzen zu können.
Als Meßmethode
für die
Viskosität
sind handelsüblichen
Farbspritzgeräten
so genannte Auslaufbecher beigelegt. Je niedriger die Viskosität der Farbe
ist, desto geringer ist die Auslaufzeit der Farbe aus dem Auslaufbecher.
Der Verdünnungsvorgang erfolgt
meist empirisch. Mit dem Auslaufbecher wird zuerst die Viskosität gemessen,
danach die Farbe nach Gefühl
des Anwenders verdünnt,
danach wieder mit dem Auslaufbecher gemessen, verdünnt usw. bis
die gewünschte
Viskosität
erreicht ist. Es müssen mehrere
Messvorgänge
durchgeführt
werden, und es besteht die Gefahr, dass die Farbe zu stark verdünnt wird.
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Es
sind auch Systeme bekannt, bei denen die Viskosität in einem
Volumenstrom mit hoher Genauigkeit und technischem Aufwand kontinuierlich erfasst
werden kann, wie z. B. mit einem in einer geschlossenen Messzelle
rotierenden Messkörper nach
dem Rotationsprinzip, oder einem oszillierenden Messkörper nach
dem Schwingungsprinzip, oder nach dem Corioliskraft-Prinzip arbeiten.
Allerdings ist für
einen Farbauftrag die mit solchen Geräten erzielbare hohe Messgenauigkeit
nicht notwendig
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einem Verdünnungssystem für eine Flüssigkeit,
insbesondere Farbverdünnungssystem,
umfassend eine Flüssigkeitszuführung für eine Flüssigkeit
und eine Viskositätsmesseinrichtung
zur Bestimmung der Viskosität der
Flüssigkeit.
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Es
wird eine strömungsmäßige Serienschaltung
vorgeschlagen mit einer Mischvorrichtung zur Mischung der Flüssigkeit
mit einem Verdünnungsmedium
und der Viskositätsmesseinrichtung.
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Vorteilhaft
kann dadurch eine kontinuierliche Viskositätsmessung erfolgen und eine
gewünschte Viskosität der Flüssigkeit
automatisch eingestellt werden. Dies kann unproblematisch im Betrieb
erfolgen, so dass beispielsweise Farbe mit hinreichend geringer
Viskosität
für einen
Farbauftrag mit einer Farbspritzpistole kontinuierlich während des
Farbauftrags bereitgestellt und die Viskosität der Farbe automatisiert eingestellt
werden kann. Das Verdünnungsmedium
kann z. B. Wasser sein oder gegebenenfalls ein anderes geeignetes
Lösungsmittel
für die
verwendete Farbe. Das vorgeschlagene Verdünnungssystem ist robust und
preiswert, eben so kann es auf einfache Weise auf mehrere Flüssigkeiten,
etwa Mischfarben, erweitert werden
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Gemäß einer
günstigen
Weiterbildung kann die Viskosität
durch die Viskositätsmesseinrichtung mittels
einer Differenzdruckmessung über
einer Messstrecke bestimmbar sein. Als Messstrecke kann ein Schlauchabschnitt
dienen, in dem die Viskosität über einen
Reibungsverlust der Flüssigkeit
bestimmt wird. Der Reibungsverlust kann als Druckdifferenz über der Messtrecke
erfasst werden. Aus dem Reibungsverlust kann mit hinreichender Genauigkeit
die Viskosität
der Flüssigkeit
in der Messtrecke abgeleitet werden.
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In
einer günstigen
Ausgestaltung kann die Mischvorrichtung stromauf der Viskositätsmesseinrichtung
angeordnet ein. Es kann dann die Viskosität der verdünnten Flüssigkeit bestimmt werden und
mit einer gewünschten
Ausgangsviskosität
verglichen werden. Bevorzugt kann eine Rechnereinrichtung vorgesehen
sein, welche eine Menge des zuzumischenden Verdünnungsmediums und/oder eine
Menge der zuzumischenden Flüssigkeit
abhängig
von der gemessenen Viskosität
der mit dem Verdünnungsmedium
verdünnten
Flüssigkeit
einstellt. Das Verhältnis
von Flüssigkeit
und Verdünnungsmedium
kann kontinuierlich angepasst werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Mischvorrichtung stromab der Viskositätsmesseinrichtung angeordnet
sein. Es kann dann die Viskosität
der unverdünnten
Flüssigkeit
bestimmt werden und anhand von vorbestimmten Viskositätsdaten
eine geeignete Menge des Verdünnungsmediums
zugeführt
werden. Dazu kann eine Rechnereinrichtung vorgesehen sein, welche
eine Menge des zuzumischenden Verdünnungsmediums abhängig von
der stromauf der Mischvorrichtung bestimmten Viskosität der Flüssigkeit
einstellt. In der Rechnereinrichtung kann zweckmäßigerweise eine Datenbank enthalten
sein, in der eine Verdünnungsmediumszugabe
abhängig
von der gemessenen Viskosität
der Flüssigkeit
abrufbar ist.
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In
günstiger
Weiterbildung kann an die Serienschaltung aus Mischvorrichtung und
Viskositätsmesseinrichtung
ein Vorratsbehälter
für die
verdünnte
Flüssigkeit
und/oder ein Flüssigkeitsapplikator zum
Auftragen der verdünnten
Flüssigkeit
anschließbar
sein. So kann beispielsweise eine Vorratsmenge an verdünnter Flüssigkeit
mit definierter Viskosität bereitgestellt
werden. Ebenso kann die soeben verdünnte Flüssigkeit unmittelbar mit dem Flüssigkeitsapplikator
auf eine Oberfläche
aufgetragen werden, etwa bei einem Anstrich.
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In
vorteilhafter weiterer Ausgestaltung kann ein Leitungssystem vorgesehen
sein mit einem ersten Leitungszweig, der an eine erste Entnahmevorrichtung
zur Entnahme der Flüssigkeit
aus einem Vorratsbehälter
ankoppelbar sein kann, einem zweiten Leitungszweig, der an eine
zweite Entnahmevorrichtung zur Entnahme des Verdünnungsmediums aus einem zweiten
Vorratsbehälter
ankoppelbar sein kann, einem dritten Leitungszweig, der die Serienschaltung
aus Mischvorrichtung und Viskosemesseinrichtung aufweisen kann,
und einem vierten Leitungszweig stromab der Serienschaltung als
Ausgang der Serienschaltung zur Abgabe der verdünnten Flüssigkeit. Die Entnahmevorrichtung
kann jeweils eine Pumpe sein, welche Flüssigkeit bzw. Verdünnungsmedium
aus dem Vorratsbehälter
entnimmt. Die Pumpe kann insbesondere mit der Rechnereinrichtung
gekoppelt sein, mit der das Verhältnis aus
Flüssigkeit
und Verdünnungsmedium
abhängig von
der Ausgangsviskosität
der unverdünnten
Flüssigkeit
und/oder der gewünschten
Endviskosität
der verdünnten
Flüssigkeit
automatisiert eingestellt werden kann.
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Weiterhin
wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verdünnungssystems für eine Flüssigkeit,
insbesondere Farbverdünnungssystem,
vorgeschlagen, bei dem eine Viskosität einer Flüssigkeit bestimmt wird, bei
dem ein Verhältnis
zwischen der Flüssigkeit und
einem Verdünnungsmedium
in Abhängigkeit
von der an der Flüssigkeit
bestimmten Viskosität
eingestellt wird, indem eine Zufuhr von Flüssigkeit und/oder Verdünnungsmedium
automatisch angepasst wird. Die Viskosität kann im System während des
Betriebs, etwa während
eines Farbauftrags, kontinuierlich bestimmt und automatisiert eingestellt
werden. Dadurch, dass die Viskosität auch während des Verdünnens bestimmt
werden kann, kann eine zu starke Verdünnung der Flüssigkeit
vermieden werden. Zeitaufwändige
Messzyklen mit einer Unterbrechung der Applikation der Flüssigkeit
können
entfallen.
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Bevorzugt
kann das Verhältnis
in Abhängigkeit
einer Eingangsviskosität
der Flüssigkeit
vor einem Zumischen des Verdünnungsmediums
eingestellt werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann das Verhältnis
in Abhängigkeit
einer Ausgangsviskosität
der Flüssigkeit
nach einem Zumischen des Verdünnungsmediums
eingestellt werden.
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Bevorzugt
wird die Erfindung bei einem Farbauftragssystem mit einer Farbspritzpistole
eingesetzt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verdünnungssystems
mit einer stromauf einer Viskositätseinrichtung angeordneten
Mischvorrichtung;
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2 eine
zweite bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verdünnungssystems
mit einer stromab einer Viskositätseinrichtung
angeordneten Mischvorrichtung; und
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3 eine
dritte bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verdünnungssystems nach 2 mit
einem angeschlossenen Vorratsbehälter
für verdünnte Flüssigkeiten.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In
den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Elemente mit denselben
Bezugszeichen beziffert.
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Zur
Erläuterung
der Erfindung zeigt 1 eine erste Ausgestaltung eines
bevorzugten Verdünnungssystems 10 für eine Flüssigkeit,
etwa Farbe, umfassend eine Flüssigkeitszuführung für die Flüssigkeit
und eine Viskositätsmesseinrichtung 30 zur Bestimmung
der Viskosität
der Flüssigkeit.
Eine Mischvorrichtung 20 zur Mischung der Flüssigkeit
mit einem Verdünnungsmedium,
etwa Wasser, ist strömungsmäßig in einer
Serienschaltung mit der Viskositätsmesseinrichtung 30 zusammengefasst.
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Die
Mischvorrichtung 30 ist beispielhaft als Mischrohr ausgebildet,
welches gegebenenfalls geeigneten und an sich bekannten Verwirbelungsmitteln
im Durchflussbereich aufweist. Auf die Mischvorrichtung 20 folgt
die Viskositätsmesseinrichtung 30.
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Über einer
beispielsweise als Schlauchstück ausgebildeten
Messstrecke 36 kann der Druckabfall der hindurch strömenden Flüssigkeit
bestimmt werden, indem am Eingang und am Ausgang der Messtrecke 36 jeweils
ein Drucksensor 32 bzw. 36 angeordnet ist. Der
Druck vor und nach der Messtrecke 36 wird erfasst und die
Druckdifferenz bestimmt. Die Viskosität kann aus dem Differenzdruck über der Messstrecke 36 abgeleitet
werden.
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In
einem ersten Vorratsbehälter 12 ist
die Flüssigkeit
enthalten, ein zweiter Vorratsbehälter 14 enthält das Verdünnungsmedium.
In jedem der Vorratsbehälter 12, 14 ist
eine Entnahmevorrichtung 22 bzw. 44 vorgesehen,
etwa eine Pumpe, mit der die Flüssigkeit
bzw. das Verdünnungsmedium
entnommen werden kann. Die Pumpe kann einfach in den jeweiligen
Vorratsbehälter 12, 14 gehängt werden
und vom Behälterboden
die Flüssigkeit
bzw. das Verdünnungsmedium
ansaugen. Die Flüssigkeit
wird über einen
Leitungsabschnitt 42 und das Verdünnungsmedium über einen
Leitungsabschnitt 44 eines Leitungssystems 40 der
Mischvorrichtung 20 zugeführt, die sich mit der Viskositätsmesseinrichtung 30 in
einem Leitungsabschnitt 46 des Leitungssystems 40 befindet.
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Zweckmäßigerweise
erfolgt die automatisierte Einstellung der Viskosität nach einer
kurzen Verzögerungszeit
bei Förderbeginn,
damit ein aktueller Viskositätswert
für den
weiteren Betrieb eingestellt werden kann. Zunächst kann z. B. nur eine geringe
Menge des Verdünnungsmediums
zugegeben werden und dann das Verhältnis Flüssigkeit zu Verdünnungsmedium überprüft, vorzugsweise
kontinuierlich überprüft, und
auf den Zielwert eingestellt werden.
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Die
Entnahmevorrichtungen 22, 24 und die Viskositätsmesseinrichtung 30 sind
mit einer Rechnereinheit 50 gekoppelt, in der die Menge
der jeweils aus den Vorratsbehältern 12, 14 zu
entnehmenden Flüssigkeit
bzw. des Verdünnungsmediums
automatisiert eingestellt werden kann. Denkbar sind auch mehrere
Vorratsbehälter
mit Entnahmevorrichtungen, mit denen z. B. verschiedene Flüssigkeiten
gemischt und verdünnt
werden können.
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In
dieser Ausgestaltung, in der die Mischvorrichtung 30 stromauf
der Viskositätsmesseinrichtung 20 angeordnet
ist, kann die Menge des zuzumischenden Verdünnungsmediums und/oder die
Menge der zuzumischenden Flüssigkeit
abhängig
von der gemessenen Viskosität
der mit dem Verdünnungsmedium
verdünnten
Flüssigkeit
eingestellt werden.
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Ein
Anwender kann, etwa über
eine nicht dargestellte Eingabeeinheit an der Rechnereinheit 50,
eine gewünschte
Ausgangsviskosität
einstellen, welche das Verdünnungssystem 10 erzeugen
soll, und das notwendige Mischungsverhältnis von Farbe und Verdünnungsmedium
wird anschließend
passend abhängig
von der gemessenen Viskosität
und mit der entsprechenden Entnahmemenge von Flüssigkeit und Verdünnungsmedium
eingestellt. Dabei kann die Entnahmemenge der Flüssigkeit konstant gehalten
und die Menge des Verdünnungsmediums angepasst
werden oder umgekehrt, oder es können beide
Entnahmemengen geeignet variiert werden.
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An
das Verdünnungssystem 10 ist
ausgangsseitig ein Leitungsabschnitt 48 angeschlossen, an
den ein Flüssigkeitsapplikator 60,
etwa eine Farbspritzpistole, angeschlossen sein kann, mit welcher Farbe
auf eine Oberfläche
aufgespritzt wird. In diesem Fall dient das Verdünnungssystem 10 als
Vorschaltmodul für
verschiedenartige Auftragsysteme, das die geeignete Ausgangsviskosität der Flüssigkeit einstellt.
Es kann statt dem Flüssigkeitsapplikator 60 auch
ein Vorratsbehälter
angeschlossen sein.
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Vorzugsweise
können
die Leitungsabschnitte 42, 44, 46, 48 und/oder
die Mischvorrichtung 20 und/oder die Viskositätsmesseinrichtung 30 und/oder die
Entnahmevorrichtungen 22, 24 leicht lösbar miteinander
gekoppelt sein, etwa mit leicht lösbaren Steckverbindungen, Rastverbindungen
oder dergleichen. Ebenso können
sie gegebenenfalls mit geeigneten flüssigkeitsabweisenden Beschichtungen
versehen und/oder aus entsprechenden Werkstoffen gebildet sein,
etwa Kunststoffen aus fluorierten Kohlenwasserstoffen, was ein verkleben
der Durchflussbereiche verhindert und die Reinigung erleichtert.
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2 und 3 zeigen
eine alternative Ausgestaltung zum Ausfühugnsbeispiel der 1,
bei der die Mischvorrichtung 20 stromab der Viskositätsmesseinrichtung 30 angeordnet
ist. Zur Vermeidung unnötiger
Wiederholungen wird zur Erläuterung
gleicher Komponenten auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
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In
dieser Ausgestaltung kann die Viskosität der unverdünnten Flüssigkeit
in der Viskositätsmesseinrichtung 30 bestimmt
werden und eine geeignete Menge des Verdünnungsmediums zugegeben und
in der Mischvorrichtung 20 mit der Flüssigkeit gemischt wird. In
einer angekoppelten Rechnereinrichtung 50 ist eine Datenbank
vorhanden, aus welcher eine Menge des zuzumischenden Verdünnungsmediums abhängig von
der Viskosität
der Flüssigkeit
entnommen werden kann. Die Entnahmevorrichtung 44 in dem
Vorratsbehälter 14 des
Verdünnungsmediums kann
entsprechend angesteuert werden, um den Volumenstrom des Verdünnungsmediums
an den Volumenstrom der Flüssigkeit
zur Einstellung der gewünschten
Viskosität
anzupassen.
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Statt
einem Flüssigkeitsapplikator 60 (2) kann
auch ein Vorratsbehälter 62 (3)
angeschlossen werden, in dem eine Vorratsmenge der verdünnten Flüssigkeit
bereitgestellt wird. Dazu kann eine Ein hängevorrichtung am Leitungsabschnitt 48 und/oder
am Vorratsbehälter 62 vorgesehen
sein. In diesem Fall dient das Verdünnungssystem 10 als
eigenständiges
Gerät zur
Erzeugung von verdünnten Flüssigkeiten,
z. B. Farben, für
eine entsprechende Vorratshaltung.