DE19609821A1 - Kammer-Spritzwaschmaschine zum mehrstufigen Vorbehandeln zu beschichtender Werkstücke - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Oberflächen von Werkstücken aus Metallen oder Kunststoffen werden vor dem Beschichten bzw. Lackieren bevorzugt im Spritzver­ fahren gewaschen und chemisch behandelt. Um die unterschiedlichen zum Einsatz kommenden Behandlungslösungen möglichst lange nutzen zu können, ist eine Vermischung so weit wie möglich zu vermeiden. Werden mehrere Spritzbehandlungen in ein und derselben Kammer nacheinander vorgenommen, erfordert das Vermeiden der Vermischung besondere Maßnahmen, zumal der Chemismus der Behandlungsfolge es meist nicht erlaubt, Zeiträume von mehr als 1-2 Minuten Dauer zwischen die einzelnen Behandlungsschritte zu schalten, weil sonst z. B. angetrocknete Auskristallisierungen von dem nachfolgenden Be­ handlungsschritt nicht mehr gelöst werden und als korrosionsför­ dernde Zwischenschicht zwischen Werkstückoberfläche und Beschich­ tung verbleiben. Damit würde man genau das Gegenteil dessen errei­ chen, was die Behandlungsfolge bewirken soll, nämlich die Ausbil­ dung korrosionshemmender Zwischenschichten. Auch ist so zu verste­ hen, warum zu starkes Vermischen der verschiedenen Lösungen zum Unwirksamwerden oder zu schädlicher Wirkung führen würde.

Bei dem üblichen Spritzdruck von 1-3 bar werden alle Wände der Kammer unvermeidlich mit beaufschlagt, so daß die gesamte ver­ spritzte Menge möglichst vollständig aufgefangen, gesammelt und jeweils demjenigen Behälter wieder zugeführt werden muß, aus dem sie mittels Pumpen den vielen ringsum in der Kammer angeordneten Spritzdüsen zugeführt wurde.

Das dazu erforderliche Verteilerorgan muß zu diesem Zweck so ge­ staltet sein, daß es, abgesehen von unvermeidbar an Wänden usw. haftenbleibenden geringen Rückständen, vollständig leerläuft.

Jeder der verschiedenen Flüssigkeiten einen eigenen Sammelbehälter zuzuordnen ist unvermeidlich - jeder auch eine eigene Pumpe und einen eigenen Spritzdüsenkranz zuzuordnen, verteuert die Anlage um so mehr, je mehr Behandlungsschritte in der Kammer abzulaufen ha­ ben, denn jeder auch noch eine eigene Kammer zu geben, ist oft völlig unwirtschaftlich im Verhältnis zum Durchsatz der Anlage.

Sind beispielsweise stündlich nur 4 Werkstückseinheiten zu behan­ deln, die jedoch wie durchaus üblich z. B. eine Länge von 6 oder 10 m, eine Höhe von 1-2 m und eine Breite von 0,5-1 m haben, erfordert dies eine Kammer von entsprechenden Ausmaßen, die zudem Abstände zwischen Spritzdüsenaustrittsflächen und Werkstückober­ fläche von 0,2-0,5 m erlauben, also im Beispiel 7-11 m Länge, ca. 3 m Höhe und 2 m Breite. Die Anzahl der hochwertigen Düsen be­ trägt dabei ca. 400-600 Stück und die Pumpenleistung 200-500 cbm/h. Derartig große Pumpen mehrfach bereithalten zu müssen, um sie dann stündlich je nur wenige Minuten einzusetzen, ist oft zu unwirtschaftlich.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist deshalb, ein Verteilersystem zu schaffen, mit dessen Hilfe die verschiedenen Flüssigkeiten weitgehend verschleppungsfrei der gleichen Pumpe und dem gleichen Spritzdüsensystem zuzuführen und diese jeweils vor dem Zuführen der nächstfolgenden von der zuvor verwendeten Flüssigkeit weitest­ gehend zu entleeren sind.

Die Lösung dieser Aufgabe wird anhand einer in 4 Behandlungs­ schritten arbeitenden Spritzkammer erläutert:
Der Boden der Kammer wird nicht waagrecht sondern mit einer Neigung von einigen Grad einseitig zu einem Ende oder beidseitig zur Mitte hin ausgeführt. Am niedrigsten Punkt befinden sich ne­ beneinander 4 Öffnungen, die jeweils mit einem der 4 Sammelbehäl­ ter über je 1 Rohrleitung verbunden und mit einem Deckel ver­ schlossen sind, deren jeder einzelne sich in herkömmlicher Weise z. B. mittels Druckluftzylinder oder Gestänge einzeln öffnen läßt. Unterhalb des Kammerbodens aber oberhalb der Oberfläche der Flüs­ sigkeit befindet sich ein vorzugsweise mit ebenem Boden ausgestat­ teter Kasten mit 4 Öffnungen im Boden, welche mit je einer bis un­ ter die jeweilige Oberfläche reichenden Rohrleitung verbunden und ebenfalls mit je 1 Deckel verschlossen sind, gleichfalls einzeln gesteuert in bekannter Weise zu öffnen.

Die Hauptsache dabei ist, daß die Deckel in Form von Ventiltellern sowohl des Sammlers als des Verteilers unmittelbar die in den Bo­ den der Sammelrinne wie des Kastens geschnittenen Öffnungen abdecken, weil allein dadurch das völlige, weitestgehend rückstands­ freie Entleeren der Kammer wie des Kastens gegeben ist, wenn näm­ lich die Dichtkante mit der Oberfläche der Kammerrinne wie des Ka­ stenbodens identisch ist und somit weder oberhalb noch unterhalb dieser Oberflächen der Abflußrinne wie des Kastenbodens liegt.

Oberhalb der Deckel ist an dem Kasten eine Saugrohrleitung ange­ schlossen, die die Verbindung zum Ansaugflansch der Pumpe bildet. Die Pumpe ist oberhalb des höchsten Flüssigkeitsspiegels angeord­ net und die Saugrohrleitung so steigend verlegt, daß sie keinen "Sumpf" enthält.

In Fließförderrichtung der Pumpe nachgeschaltet in der Drucklei­ tung ist ein Ventil angeordnet, vermittels dessen die Druckrohr­ leitung verschlossen werden kann. Zwischen Pumpendruckstutzen und besagtem Ventil ist eine Vakuumleitung angeschlossen, die über ein weiteres Ventil mit einer Vakuumpumpe bzw. einem Vakuumspeicher in Verbindung steht. Ferner kann vorzugsweise dort ein Druckbehälter und/oder ein Gebläse angeschlossen sein, mit dessen Hilfe das Leerlaufen der Pumpe bzw. des durch die Deckel gebildeten Vertei­ lers beschleunigt werden kann.

Die Funktion des Apparates ist wie folgt:
Zunächst schließt das Ventil in der Druckleitung und das in der Vakuumleitung befindliche Ventil öffnet. Etwa gleichzeitig öffnet derjenige Deckel des Verteilers, der mit der zunächst zu verwendenden Flüssigkeit über die unter die Oberfläche reichende Rohrleitung in Verbindung steht. Dadurch wird die betreffende Flüssigkeit in die Pumpe gesaugt, die etwa gleichzeitig anläuft. Das Ventil in der Druckleitung öffnet sich, das Vakuumventil schließt sich.

Ausschließlich die betreffende Flüssigkeit wird verspritzt und fließt, da sich auch der Deckel des entsprechenden Sammlers inzwi­ schen geöffnet hat, in ihren Behälter zurück.

Nach Zeitablauf wird die Pumpe angehalten, die in der Druckleitung wie in der Pumpe und in der Saugleitung befindliche Flüssigkeit fließt in das entsprechende Becken zurück.

Nach einer Ablaufzeit von z. B. 1-2 Minuten schließen sich die Deckel des Sammlers wie des Verteilers und es öffnen sich die Deckel der als nächstes zur Verarbeitung kommenden Flüssigkeit. Der weitere Ablauf ist wie vorstehend beschrieben.

Während bei kleineren Geräten eine Kombination aus Kugelhähnen oder ähnlichen Ventilen durchaus die günstigste Lösung sein kann, baut bei Kammeranlagen mit 100 cbm/h oder größerem Flüssigkeits­ durchsatz die Neuerung um den Faktor 2 bis 5 günstiger, weil han­ delsübliche Ventile der erforderlichen Nennweiten von 150-300 mm samt Antrieb sehr viel teurer als die einfachen Ventilteller samt Betätigungsantrieb sind.

Die Anordnung der Pumpe oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist da­ bei die einfachste Maßnahme zur völligen Entleerung derselben, die relativ kleine Vakuumeinrichtung die günstigere Lösung gegenüber selbstansaugenden Pumpen dieser Größe.

Ein weiterer Vorteil der Lösung gegenüber bekannten Lösungen ist die Verwendung gleicher Verschlußelemente (Ventilteller samt Pneu­ matikzylinderantrieb) für die Saug- und die Rückflußöffnungen.

Aufbau und Funktion sind aus den Zeichnungen klar ersichtlich und werden anhand dieser wie folgt erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt nach Schnittverlauf A-B durch eine Spritzkammer mit den 4 Beckenabteilen.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Schnittverlauf C-D durch die Spritzkammer dargestellt entsprechend dem in Fig. 3 dargestellten Beckengrundriß nach Schnittverlauf E-F.

Fig. 1-3 zeigen im einzelnen:
In der Spritzkammer 1.0 mit den beidseitig angeordneten Türen 1.1 und 1.2 und dem beidseitig schräg geneigten Boden 1.3 sind auf der Verteilerleitung 2.0 die Spritzkränze 2.1 mit den Spritzdüsen 2.2 angeordnet. Die Verteilerleitung 2.0 ist über dem Ventil 2.3 an die Druckleitung 2.4 angeschlossen, die ihrerseits an der Pumpe 3.0 angeschlossen ist. Am Saugstutzen 3.1 der Pumpe 3.0 ist über die Ansaugleitung 3.2 der Ansaugkasten 4.0 angeschlossen, von dem aus je ein Saugstutzen 4.1, 4.2 bzw. 4.3 in die 3 Beckenabteile 5.1, 5.2 bzw. 5.3 des Beckens 5.0 hineinragen. Die Ansaugöffnungen 4.4, 4.5 bzw. 4.6 des Kastens 4.0 sind mit einzeln steuerbaren Plattenventildeckeln 4.41, 4.51 und 4.61 verschließbar. Die am Bo­ den 1.3 angeschlossenen Abflußleitungen 1.4, 1.5 und 1.6 führen zu den Beckenabteilen 5.1, 5.2 bzw. 5.3 und sind mit Plattenventildeckeln 1.41, 1.51 bzw. 1.61 verschließbar. An der Drucklei­ tung 2.4 ist ein steuerbares Ventil 6.0 angeschlossen, welches über die Rohrleitung 6.1 mit einem Vakuumbehälter 6.2 verbunden ist, der von einer Vakuumpumpe 6.3 evakuiert wird.

Es ist zu erkennen, daß bei Abschalten der als Kreiselpumpe ausge­ führten Pumpeneinheit nach Abschalten der Pumpe sowohl die Spritz­ kammer als auch der Ansaugkasten wie auch die Pumpeneinheit sofort vollständig leerlaufen, solange je eines der Plattenventile von Ablauf und Ansaug geöffnet sind, da durch die Spritzdüsen Luft einströmt. Bei sachgemäßer Verlegung aller Rohrleitungen und des Spritzkammerbodens mit Gefälle verbleiben im System oberhalb der Flüssigkeitsspiegel der Beckenabteile nur ganz geringe Restmengen. Die vorstehende Funktionsbeschreibung nennt die Folge der Schalt­ vorgänge von Druckleitungsventil, Ablauf-Plattenventil, Ansaug- Plattenventil und Vakuumventil sowie Pumpenein- bzw. -ausschaltung. Ohne die erfindungsgemäße Ventilausführung bzw. -anordnung und ohne die oberhalb der Flüssigkeitsspiegel angeordnete Pumpe ver­ bliebe ein zu großer Flüssigkeitsrest, der sich mit der nachfol­ gend zu verarbeitenden Flüssigkeit vermischen würde; ohne die Vakuumeinrichtung mit dem Druckluftventil und Vakuumventil würde die Pumpe nicht ordnungsgemäß befüllt. Insofern ist die Einheitlichkeit der Kombination von Ventilen und Vakuumeinrichtung gegeben.

Claims (4)

1. Kammer-Spritzwaschmaschine zum mehrstufigen Vorbehandeln von Werk­ stücken vor dem Lackieren oder Beschichten mittels unterschiedli­ cher, zeitlich nacheinander aufgespritzter Flüssigkeiten mit je Flüssigkeit gesondertem Sammeltank, gemeinsam für alle Flüssig­ keiten verwendeter Pumpeneinrichtung und ebenfalls gemeinsam ver­ wendeten, die Werkstücke ungebenden Spritzkränzen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am tiefsten Punkt einer den Boden der Kammer bilden­ den Sammelrinne in gleicher Höhe für jede Flüssigkeit eine geson­ derte Abflußöffnung vorgesehen ist, die mittels einer Rohrleitung gesondert mit dem betreffenden Sammelbehälter in Verbindung steht und mit einem einzeln gesteuerten, in Form eines Plattenventils ausgebildeten Deckel verschließbar ist und einem oberhalb der Sam­ melbehälter bzw. deren Flüssigkeitsoberflächen angeordneten Saug­ kasten, in welchem gleichfalls in gleicher Höhe je Flüssig­ keitsbehälter mindestens eine Ansaugöffnung vorhanden ist, die mittels einer bis unter die Flüssigkeitsoberfläche reichenden An­ saugrohrleitung mit dem jeweiligen Flüssigkeitsbehälter verbunden und gleichfalls mit einem einzeln steuerbaren, in Form eines Plat­ tenventils ausgebildeten Deckel verschließbar ist und einer ober­ halb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Pumpeneinheit, deren Sauganschluß mittels einer mit Steigung verlegten, oberhalb besag­ tem Deckel am Ansaugkasten angeschlossenen Saug-Rohrleitung und einer Druckrohrleitung als Verbindung zu den die Werkstücke umge­ benden Spritzkränze sowie einem steuerbaren Ventil in der Druckrohrleitung ausgestattet ist und einem zwischen diesem Ventil und dem Druckstutzen der Pumpeneinheit angeordneten Rohranschluß mit direkt nahe diesem Anschluß angeordneten steuerbaren Ventil und einer dazu mittels Rohrleitung angeschlossenen Vakuumeinrich­ tung, die dazu dient, die nach der Abschaltung über den Ansaug­ kasten leerlaufende Pumpeneinheit vor dem Einschalten nach Öffnung des ansaugseitigen Deckels der als nächstes zu verspritzenden Flüssigkeit mittels Vakuum zu füllen, um unmittelbar nach dem Ein­ schalten das Ventil in der Druckrohrleitung zu öffnen und das Va­ kuumrohrleitungsventil zu schließen.

2. Kammer-Spritzwaschmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Steuerorgane für die als Plattenventil ausgebildeten Deckel einfach- bzw. doppeltwirkende Druckluftzylinder vorgesehen sind, die mittels Elektromagnetventilen von einer speicherpro­ grammierbaren Steuerung (SPS) getrennt gesteuert werden.

3. Kammer-Spritzwaschmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die SPS mehrere Programme enthält, die sowohl unter­ schiedliche Behandlungszeiten als unterschiedliche Behandlungsfolgen darstellen.

4. Kammer-Spritzwaschmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teller der Ablauf- wie der Ansaug-Plattenventile untereinander zum Zwecke der vereinfachten Ersatzteilhaltung gleich ausgeführt sind.