DE19644360A1 - Farbsprühkabine - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Farbsprühkabine zur Pulverbeschichtung von Teilen, mit mindestens einer Absaugöffnung zur Entfernung von nicht an den Teilen haftenden Lackpartikeln (Overspray).

Bei der Beschichtung von Teilen mittels Sprühvorrichtungen, beispielsweise beim elektrostatischen Pulverbeschichten, werden die zu beschichtenden Werkstücke in der Regel innerhalb einer Kabine, der Pulverbeschichtungskabine oder der Farbsprühkabine, mit der gewünschten Beschichtung versehen. Da beim Beschichtungsvorgang nicht alle von den Sprühpistolen ausgestoßenen Lackpartikel auf den Teilen haften bleiben, muß dieses sogenannte Overspray aus der Kabine entfernt werden, um einen Pulverstaubaustritt in die Produktionsräume außerhalb der Kabine zu verhindern.

Bevorzugt wird dieser Absaugvolumenstrom dann gefiltert und die derart gereinigte Luft kann dann in die Produktionsräume zurückge­ leitet werden, enthaltene Lackpartikel können wieder dem Beschich­ tungsvorgang zugeführt werden.

Diejenigen Pulverteilchen, die weder auf den Teilen haften bleiben, noch durch die erläuterte Absaugung erfaßt werden, bleiben folglich innerhalb der Kabine und lagern sich schwerkraftbedingt zum Großteil am Kabinenboden ab. Dadurch können sich im Laufe der Zeit größere Mengen an Pulverlack innerhalb der Kabine ansammeln und eine Viel­ zahl von Problemen verursachen:
Bei der Überschreitung bestimmter Konzentrationen an Lackpartikeln ist die in der Kabine schwebende Pulverstaubwolke zündfähig; kommt es zu einer Zündung, wird auch das am Boden abgeschiedene Lackpulver erfaßt und aufgewirbelt und es kann zu einer explosionsartigen Kettenreaktion kommen mit den entsprechenden Zerstörungsfolgen.

Auch aus diesem Grund, aber auch zur Erhaltung der Funktionsfähig­ keit der Bauteile, ist es folglich notwendig, die Beschichtungska­ binen zu reinigen, insbesondere muß dies auch bei einer Farbum­ stellung erfolgen, um Farbverschleppungen in den folgenden Beschichtungsvorgang zu vermeiden. Solche Reinigungsarbeiten sind zeitaufwendig, lohnaufwendig und die damit verbundenen Stillstand­ zeiten beeinträchtigen folglich die Wirtschaftlichkeit der Beschichtungen.

Es hat folglich eine Vielzahl von Versuchen und Lösungsansätzen gegeben, diese Problematik zu beheben oder zumindest einzugrenzen:

Stand der Technik

Eine weit verbreitete Lösung (EP 0 375 511 A1) sieht vor, den Boden der Farbsprühkabine trichter- oder kegelförmig auszubilden und am unteren Ende des Trichters bzw. Kegels die Absaugöffnung zur Ent­ fernung des Oversprays anzubringen. Die schräg nach unten zulaufen­ den Bodenwandungen der Farbsprühkabine bieten einerseits den herunterfallenden Lackpartikeln weniger Halt als ein horizontaler Boden, andererseits stehen diese Partikel auch bereits unter der Ansaugwirkung, so daß hier die Menge der abgeschiedenen Partikel auf dem Boden deutlich reduzierbar ist. Dies entbindet den Benutzer jedoch nicht von der Reinigung auch des Bodenbereichs, die dann entsprechend aufwendiger ist, da ein derart trichterartig ausgebil­ deter Boden nicht oder nur mit Schwierigkeiten vom Reinigungsperso­ nal betreten werden kann, so daß hier zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. einlegbare Böden, vorgesehen werden müssen, die die Wirtschaft­ lichkeit dieser Lösung wieder beeinträchtigen. Bei hohen Sprühka­ binen werden zudem Pulverteilchen, die in der Nähe der Kabinendecke ausgesprüht werden, praktisch nicht von der Absaugwirkung der am Boden liegenden Absaugöffnung erfaßt, so daß hier keine wesentliche Verbesserung erzielt werden kann.

Eine weitere Lesung sieht vor (DE 44 24 662 A1), den ebenen Kabinenboden mit einem Reinigungsgerät zu reinigen, das den abge­ lagerten Overspray zur Absaugstelle transportiert; hier bleibt die Kabine begehbar, weil bei dieser Lösung der Boden eben ausgeführt werden kann, der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß das eingesetzte Reinigungsgerät zusätzlich wartungs- und reinigungsbe­ dürftig ist.

Eine weitere Lösung (EP 0 230 571 B1) sieht eine am Boden der Sprühkabine angeordnete Austragvorrichtung, beispielsweise ein Bodenfilterband vor, das über die Bodenbreite alternativ hin- und herbewegbar ist und seinerseits eine Absaugdüse beaufschlagt wird. Auch bei dieser Lösung können große Kabinen mit einem ebenen, begehbaren Boden ausgestattet werden, die Ablagerungen in der Kabine werden minimiert, das Förderband und sein Antriebsmechanismus ist jedoch teuer und störanfällig. Schließlich ist es noch bekannt, die Sprühkabine als rotierenden Zylinder auszuführen (DE 37 14 052 C1), hier haben hohe Fertigungskosten und ungünstige Handhabung aber eine Marktdurchsetzung verhindert.

Darstellung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Sprühkabine so weiterzu­ bilden, daß bei minimalen Overspray-Ablagerungen und weitgehend ebenem, begehbaren Boden auf zusätzliche Einrichtungen, wie Förderbänder oder Reinigungsgeräte verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht folglich darin, den Overspray-Partikeln, die zum Boden sinken, durch den Querluftstrom eine derartige Geschwindigkeitskomponente aufzuprägen, daß ein maximaler Anteil von ihnen in den Wirkungsbereich der jeweils vor­ gesehenen Absaugöffnungen kommt. Dieses Prinzip ermöglicht eine einfache Anpassung an verschiedene Kabinenbauarten, Kabinengrößen und Kabinenformen, da durch entsprechende Vorgabe der Eintrittshöhe der Querluft, der Intensität bzw. Strömungsgeschwindigkeit des Querluftstroms und des Austrittswinkels des Querluftstromes die individuell jeweils optimalen Ergebnisse mit einfachen Mitteln vorgegeben werden können, mit der Folge, daß dieser Querluftstrom hinsichtlich Richtung und Stärke derart "gezielt" werden kann, daß unter seiner Wirkung die Mehrzahl der Overspray-Partikel unter die Absaugwirkung im Bereich der Absaugöffnungen gelangt.

Die Erzeugung des Querluftstroms kann auf bekannte, einfache Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch Radialventilatoren, Achsial­ ventilatoren, Kolbenverdichter oder auch aus einem Preßlufttank, gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen ergeben sich eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten hinsichtlich der konstruktiven Aus­ gestaltung der Vorrichtung zur Zuführung der Querluft und der entsprechenden Einrichtung zur Absaugung der von der Querluft beaufschlagten Overspray-Partikel.

Durch die bei solchen Vorrichtungen einfachen Regelmöglichkeiten des Luftstroms können auch mit wenigen Bauformen eine Vielzahl von Anwendungsbereichen und Kabinengrößen sowie Kabinenformen abgedeckt werden, wobei beliebige Kabinenwerkstoffe eingesetzt werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung werden nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 Eine perspektivische Gesamtdarstellung einer Farbsprühkabine mit Querlufteinströmung,

Fig. 2 eine schematische Vertikalschnitt-Darstellung einer Düse 14 zur Erzeugung des Querluftstroms Q in Fig. 1,

Fig. 3A und 3B zwei Varianten des erfindungsgemäßen Prinzips, bei denen zwei Düsen gemäß Fig. 2 an gegen­ überliegenden Seitenwänden angeordnet sind und die Overspray-Partikel in einem im Mittel­ bereich des Bodens vorgesehenen Absaugkanal entfernt werden, und

Fig. 4A und 4B eine weitere Variante, bei der lediglich eine Düse den Querluftstrom erzeugt, der die Overspray-Partikel zu einer gegenüberliegenden Absaugöffnung in der Wandung der Sprühkabine befördert.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine übliche Farbsprühkabine 10, durch die mittels eines Förderers 11 die zu beschichtenden Teile oder Werkstücke 20, 21, 22 in Pfeilrichtung durchgeführt werden. Im Innern der Farb­ sprühkabine 10 sind Sprühpistolen 30 vorgesehen, von denen lediglich eine dargestellt ist. Die Farbsprühkabine 10 besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Stirnseiten 10A, 10B, einem Boden 10C und Längsseiten 10D, 10E.

Am Boden 10C befindet sich ein Absaugkanal 16, zwischen dessen Seitenwandung und dem Boden 10C eine Absaugöffnung 12 für die Overspray-Partikel gebildet ist. Über diese Absaugöffnung 12 gelangen diese Partikel in den Absaugkanal 16 und werden dort einer gemeinsamen, zentralen Absaugöffnung 19A zugeführt, mit der ein entsprechendes Absaug- und/oder Filteraggregat in bekannter Weise verbunden ist. Der Absaugkanal 16 kann beispielsweise als einleg­ bares Leitblech mit dem dargestellten dachförmigen Querschnitt ausgebildet sein, das einfach einzubringen und auch wieder zu ent­ fernen ist.

Um die Absaugwirkung durch die Absaugöffnung 12 auf beiden Seiten des Absaugkanals 16 zu unterstützen, ist an beiden gegenüberliegen­ den Seiten zu den beiden schlitzartigen Absaugöffnungen 12 jeweils eine längsgestreckte Düse 14 gehalten (in Fig. 1 nur eine darge­ stellt), deren Austrittsöffnung 14A an eine entsprechende Eintritts­ öffnung 13 (Fig. 2) der Seitenwandung 10D anschließt. Diese Düse 14 ist mit einem Radialventilator 15 verbunden, so daß aus der Aus­ trittsöffnung 14A der Düse 14 der gewünschte Querluftstrom Q austritt, der so auf die Absaugöffnungen 12 gerichtet wird, daß unter Berücksichtigung der Geometrie der Sprühkabine 10 und der Beschaffenheit der Overspray-Partikel der maximale Anteil dieser Overspray-Partikel in den Wirkungsbereich der Absaugung durch die Absaugöffnung 12 gelangen. Um dies zu erreichen, ist es zunächst auf einfachste Weise möglich, die Drehzahl des Ventilators 15 und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Querluftstroms Q anzupassen, es ist aber auch ebenfalls möglich, hierzu ist ein Leitblech 15 im Strömungsweg der Düse 14 im Bereich deren Austrittsöffnung 14A vorgesehen, die Austrittsrichtung des Querluftstroms Q in den gewünschten Grenzen zu regulieren. Dieses Leitblech ist um eine parallel zur Seitenwandung 10D verlaufende Schwenkachse X-X verschwenkbar und erzeugt so die gewünschte Luftablenkung. Alter­ nativ hierzu kann bei Verzicht auf dieses Leitblech auch die Düse 14 selbst beispielsweise um eine Achse X'-X' verschwenkt werden, wobei dann allerdings zweckmäßigerweise Abdichtmaßnahmen im variablen Übergangsbereich zwischen Austrittsöffnung 14A und Einlaßöffnung 13 vorzusehen sind. Die dargestellte tropfenförmige Querschnittsge­ staltung der Düse 14 ermöglicht ein besonders günstiges Strömungs­ verhalten für die beschriebenen Zwecke.

Die Funktionsweise dieser Anordnung ist an mehreren Beispielen in den Fig. 3 und 4 dargestellt:
Die Fig. 3A und 3B zeigen eine in der vertikalen Spiegelebene, durch die Aufhängung der Werkstücke 20 verlaufende symmetrische Anordnung, bei der an den beiden Seitenwandungen zwei Düsen 140, 141 der in Fig. 2 dargestellten Bauart vorgesehen sind, die jeweils einen Querluftstrom Q1, Q2 in Richtung der Absaugöffnungen 12A, 12B des zentralen Absaugkanals 16 erzeugen. Die im Innenraum der Farb­ sprühkabine dargestellten Overspray-Partikel P1, P2, die nicht zur beabsichtigten Beschichtung des Werkstückes 20 mittels der Sprüh­ pistolen 30, 31 verwendet wurden, fallen zunächst unter der Wirkung der Schwerkraft in Richtung zum Boden und gelangen dort in den Wirkungsbereich des Querluftstroms Q1 bzw. Q2, so daß sich in dem Bereich über dem Boden der Farbsprühkabine eine Geschwindigkeits­ verteilung dieser Farbpartikel einstellt, wie sie durch die Vektor­ pfeile grob charakterisiert ist. Je tiefer die Partikel P1, P2 nach unten fallen, umso stärker gelangen sie in den Einfluß "ihres" zugeordneten Querluftstroms, so daß der weitaus überwiegende Teil dieser Overspray-Farbpartikel davon abgehalten werden kann, sich am Boden der Farbsprühkabine abzusetzen, sondern unter gemeinsamer Wirkung des Querluftstroms und der Absaugwirkung des Absaugkanals 16 in letzteren hineingezogen und aus der Farbsprühkabine entfernt wird.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3B ist eine entsprechende sym­ metrische Anordnung wie bei der Fig. 3A gewählt, jedoch ist hier anstelle des aus separaten Bauteilen innerhalb der Kabine aufge­ bauten Absaugkanals 16 ein im Boden stationär vorgesehener Absaug­ kanal 17 vorhanden, der eine einzige, durchgehende, schlitzartige Absaugöffnung 12 im Boden der Sprühkabine definiert, über dem sich die Wirkung der beiden Querluftströme praktisch aufhebt, so daß die dort angelangten Partikel P1, P2 in diesen Absaugkanal 14 gesaugt werden können.

Die beiden Ausführungsbeispiele der Fig. 4A und 4B zeigen eine unsymmetrische Variante, bei der einer Düse 14 im unteren Bereich der einen Seitenwandung 10D eine im Bereich der gegenüberliegenden Seitenwandung 10E angeordnete Absaugöffnung 121, 122 zugeordnet ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4A befindet sich diese Absaug­ öffnung 122 als Schlitz unterhalb eines Absaugkanals 18, der beispielsweise von einem Einlegeblech oder sonstigen Leitteil gebildet sein kann. Die über die Absaugöffnung 122 gesammelten Partikel P gelangen dann über eine stirnseitige zentrale Absaug­ öffnung 19B außerhalb der Farbsprühkabine. Die Variante gemäß Fig. 4B zeigt nun bei im wesentlichen gleichen Strömungsverhältnissen eine Ausgestaltung, bei der die Absaugöffnung 121 durch einen Schlitz oder eine oder mehrere Öffnungen im unteren Bereich der Seitenwandung 10E realisiert ist, an die sich ein kaminartiger Abschnitt anschließt, der schließlich dann zu einer im oberen Bereich der Sprühkabine angeordneten gemeinsamen Absaugöffnung 19C führt.

Es versteht sich von selbst, daß die Zahl der oben skizzierten Ausführungsbeispiele nur einen kleinen Ausschnitt aus den möglichen Realisierungen der erfindungsgemäßen Lösung darstellt; es soll nochmals verwiesen werden auf die einfache Anpassungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Querluftprinzips an die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche und Kabinenformen, so daß nicht nur eine tech­ nische, sondern auch betriebswirtschaftliche Optimierung im konkreten Anwendungsfall mit konstruktiv relativ einfachen Mitteln erreichbar ist.

Claims (11)

1. Farbsprühkabine zur Pulverbeschichtung von Teilen, mit mindestens einer Absaugöffnung zur Entfernung von nicht an den Teilen haftenden Lackpartikeln (Overspray), gekennzeichnet durch mindestens einen zur unterhalb und/oder seitlich der zu beschichtenden Teile (20, 21 . . .) angeordneten Absaugöffnung (12) im wesentlichen horizontal gerichteten Querluftstrom (Q), dessen/deren Strömungsgeschwindigkeit und Richtung so einstellbar ist/sind, daß die der/den Absaugöffnung(en) (12, 12A, 12B) zugeführte Overspray-Menge maximierbar ist.

2. Farbsprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einlaßöffnung (13) für den Querluftstrom (Q) sich horizontal schlitzartig entlang mindestens eines Teils mindestens einer Längsseite (10D, 10E) der Kabine (10) erstreckt.

3. Farbsprühkabine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Querluftstroms (Q) eine längsgestreckte Düse (14) vorgesehen ist, deren Auslaßöffnung (14A) im wesentlichen an die Einlaßöffnung (13) der Kabine (10) anschließt.

4. Farbsprühkabine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) selbst oder ein in ihr gehaltenes Luftleitblech (15) um eine parallel zur Einlaßöffnung (13) verlaufende Achse (X-X; X'-X') zur Richtungsänderung des Querluftstroms (Q) schwenkbar gehalten ist.

5. Farbsprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Erzeugung des zur Abgabe des Querluftstroms (Q)/der Querluft­ ströme erforderlichen Überdrucks in der Düse (14) mindestens ein Ventilator, Verdichter o. ä. (15) vorgesehen ist.

6. Farbsprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Erzeugung des zur Abgabe des Querluftstroms (Q)/der Querluft­ ströme erforderlichen Überdrucks in der Düse (14) mindestens ein Preßlufttank vorgesehen ist.

7. Farbsprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Einlaßöffnung (13) für den Querluftstrom jeweils eine Absaugöffnung (12) für den Querluftstrom (Q) erreichbar zugeordnet ist.

8. Farbsprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugöffnung(en) Teil mindestens eines Absaugkanals (16, 17) im Bereich des Bodens (10C) der Kabine (10) ist/sind oder in diesem integriert ist/sind.

9. Farbsprühkabine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugöffnungen (12) Teil mindestens eines Absaugkanals (18) im unteren Bereich mindestens einer Seitenwandung (10E) der Kabine (10) ist/sind oder in diesem integriert ist/sind.

10. Farbsprühkabine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugkanal (16, 17, 18) mindestens ein in die Kabine (10) einlegbares Leitteil beinhaltet, das die strömungstechnische Verbindung zwischen der Absaugöffnung (12) als Spalt zwischen Leitteil (18A . . .) und Boden (10C) oder Seitenwandung und einer zentralen Absaugöffnung (19A, 19B, 19C) in der Kabine (10) herstellt.

11. Farbsprühanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugöffnung (12) der Kabine (10) in Strömungsverbindung mit der Ansaugöffnung eines stationären oder verfahrbaren Filteraggregats steht.