DE19644360C2 - Farbsprühkabine mit Düsen zur Erzeugung horizontal gerichteter Querluftströme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbsprühkabine zur Pulverbeschichtung von Teilen, mit Absaugöffnungen und mit Düsen, zur Entfernung und Zuführung von nicht an den Teilen haftenden Overspray-Lackpartikeln.

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 Farb­ sprühkabine, mit der gewünschten Beschichtung versehen. Da beim Beschichtungs­ vorgang 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 ver­ hindern.

Bevorzugt wird dieser Absaugvolumenstrom dann gefiltert und die derart gereinigte Luft kann dann in die Produktionsräume zurückgeleitet werden, enthaltene Lackparti­ kel können wieder dem Beschichtungsvorgang zugeführt werden.

Diejenigen Pulverteilchen, die weder auf den Teilen haften bleiben, noch durch die erläuterte Absaugung erfasst werden, bleiben folglich innerhalb der Kabine und la­ gern sich schwerkraftbedingt zum Großteil am Kabinenboden ab. Dadurch können sich im Laufe der Zeit größere Mengen an Pulverlack innerhalb der Kabine ansam­ meln und eine Vielzahl 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 Zerstö­ rungfolgen.

Auch aus diesem Grund, aber auch zur Erhaltung der Funktionsfähigkeit der Bautei­ le, ist es folglich notwendig, die Beschichtungskabinen zu reinigen, insbesondere muss dies auch bei einer Farbumstellung erfolgen, um Farbverschleppungen in den folgenden Beschichtungsvorgang zu vermeiden. Solche Reinigungsarbeiten sind zeitaufwendig, lohnaufwendig und die damit verbundenen Stillstandzeiten beein­ trächtigen folglich die Wirtschaftlichkeit der Beschichtungen.

Es hat folglich eine Vielzahl von Versuchen und Lösungsansätzen gegeben, diese Problematik zu beheben oder zumindest einzugrenzen:
Die DE 34 08 014 A1 sieht in Übereinstimmung mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung das Einblasen von Luft im Bereich des Kabinenbodens vor, um Ablagerungen (Overspray) von Farbpartikeln am Boden der Farbsprühkabine zu vermeiden. Der hierzu erzeugte Luftschleier transportiert die Pulverpartikel in ei­ nen im Bereich einer Seitenwand angeordneten Filter. Um die Wirkung des Querluft­ stroms entsprechend zu erhöhen, ist der Boden in mehrere höhenversetzte Ab­ schnitte unterteilt, zwischen denen sich schlitzartige Einlassöffnungen für einen Luft­ strom bilden, der von einem unterhalb des Bodens der Farbsprühkabine angeordne­ ten Aggregat zur Verfügung gestellt wird.

Der Nachteil dieser Ausführung ist eben diese Anordnung der Querluftstrom- Einlassöffnungen unmittelbar im Boden selbst, da beim Reinigen des Bodens bei­ spielsweise mit einer üblichen Pressluftwalze, die für diesen Zweck eingesetzt wird, Pulverrestmengen über die Schlitze 10a in den Querluftkanal gelangen könnten. Dies kann zu Pulveransammlungen innerhalb dieses Kanals führen, die zu unkontrollier­ baren Farbverschleppungen führen können, wenn diese Farbpartikelansammlungen zu einem späteren Zeitpunkt vom Gebläse durch die Querluftstrom-Einlassöffnungen wieder ausgeblasen werden. Mit der Anzahl der schlitzartigen Einlassöffnungen er­ höht sich dieses Farbverschleppungsrisiko, was insbesondere bei breiteren Farb­ sprühkabinen mit mehreren höhenversetzten Bodenabschnitten diese Problematik verschärft.

Eine grundsätzlich gleiche Aufgabenstellung, die Vermeidung von Pulverablagerun­ gen auf dem Kabinenboden, liegt auch bei der EP 0 384 236 A1 vor, jedoch wird hier auf die Zuführung bzw. das Einblasen von zusätzlichen Luftströmen von außen verzich­ tet und darauf vertraut, dass alleine durch die Anordnung eines staubsaugerähnlich wirkenden Ansaugkanals im Bereich einer Seitenwandung und mit einer Ansaugöff­ nung unmittelbar über dem Kabinenboden diese Aufgabe gelöst werden kann; die Asymmetrie dieser Anordnung zeigt jedoch bereits, dass der Erfolg dieser Maßnah­ me stark vom Querschnitt der Farbsprühkabine bestimmt sein wird und bei ungünsti­ gen Kabinenformen und ungünstigen Sprühverhältnissen des aufzutragenden Pul­ vers bestenfalls zu einem Teilerfolg führen wird, sich vielmehr ein Großteil der Farb­ partikel, die nicht der bestimmungsgemäßen Beschichtung zugeführt werden, zumin­ dest in Bodenbereichen, die dem Absaugschacht gegenüberliegen mehr oder weni­ ger starke Pulverablagerungen sich bilden werden. Will man dies vermeiden, so er­ fordert dies eine unverhältnismäßig starke Absaugwirkung mit entsprechendem Auf­ wand für ein Absaugaggregat, dessen Wirkung dann andererseits aber auch einen negativen Einfluss auf den Farbsprühvorgang als solchen ausüben kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Sprühkabine so weiterzubilden, dass ohne erhöhten apparativen und konstruktiven Aufwand die Overspray-Ablagerungen mini­ miert und insbesondere Pulverablagerungen im Wirkungsbereich des Strömungswe­ ges zuverlässig vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Gegenstandes gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht eine einfache Anpassung an verschiedene Kabinenbauarten, Kabinengrößen und Kabinenformen, da durch entsprechende Vor­ gabe der Eintrittshöhe der Querluft, der Intensität und der Strömungsgeschwindigkeit des Querluftstromes und des Austrittswinkels des Querluftstromes die individuell je­ weils optimalen Ergebnisse mit einfachen Mitteln erreicht werden können, mit der Folge, dass der Querluftstrom hinsichtlich seiner Richtung und seiner Stärke derart gezielt werden kann, dass unter seiner Wirkung die Mehrzahl der Overspray-Partikel in den Absaugbereich der Absaugöffnungen gelangt.

Die Erzeugung des Querluftstromes kann durch Radialventilatoren, Axialventilatoren, Kolbenverdichter oder auch aus einem Presslufttank erfolgen.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung werden nun anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1A und 1B zwei Varianten des erfindungsgemäßen Prinzips, bei denen zwei Dü­ sen gemäß Fig. 2 an gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet sind und die Overspray-Partikel in einem im Mittelbereich des Bodens vorgesehenen Absaugkanal entfernt werden, und

Fig. 2 eine schematische Vertikalschnitt-Darstellung einer Düse 140, 141 zur Erzeugung des in Fig. 1A bzw. Fig. 1B dargestellten Querluftstroms Q1/Q2.

Fig. 1A, B zeigen eine übliche Farbsprühkabine 10, durch die mittels eines Förde­ rers 11 die zu beschichtenden Teile oder Werkstücke 20 hindurchgeführt werden. Im Innern der Farbsprühkabine 10 sind Sprühpistolen 30, 31 vorgesehen. Die Farb­ sprühkabine 10 besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Stirnseiten 10A, 10B, einem Boden 10C und Längsseiten 10D, 10E.

Am Boden 10C befindet sich ein Absaugkanal 16 (Fig. 1A), zwischen dessen Sei­ tenwandung und dem Boden 10C, Absaugöffnungen 12A, B für die Overspray- Partikel gebildet sind. Über diese Absaugöffnungen 12A, B gelangen diese Partikel in den Absaugkanal 16 und werden dort einer gemeinsamen, zentralen Absaugöffnung 19A zugeführt, mit der ein entsprechendes Absaug- und/oder Filteraggregat verbun­ den ist, was durch den Pfeil P angedeutet ist. Der Absaugkanal 16 kann beispiels­ weise als einlegbares Leitblech 18A mit dem dargestellten dachförmigen Querschnitt ausgebildet sein, das einfach einzubringen und auch wieder zu entfernen ist.

Um die Absaugwirkung durch die Absaugöffnungen 12A, B auf beiden Seiten des Ab­ saugkanals 16 zu unterstützen, ist an beiden gegenüberliegenden Seiten zu den bei­ den schlitzartigen Absaugöffnungen 12A, B jeweils eine längsgestreckte Düse 140, 141 gehalten, deren Austrittsöffnung 14A an eine entsprechende Eintrittsöffnung 13 (Fig. 2) der Seitenwandung 10D anschließt. Diese Düsen 140, 141 sind mit ei­ nem Radialventilator 25 verbunden, so dass aus den Austrittsöffnungen 14A der Düsen 140, 141 die gewünschten Querluftströme Q1/2 austreten, die so auf die Ab­ saugöffnungen 12A, B gerichtet werden, 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 12A, B gelangen. Um dies zu erreichen, ist es zunächst auf einfach­ ste Weise möglich, die Drehzahl des Ventilators 25 und damit die Strömungsge­ schwindigkeiten der Querluftströme Q1/2 anzupassen, es ist aber auch ebenfalls möglich, hierzu ist ein Leitblech 15 im Strömungsweg der Düsen 140, 141 im Bereich von deren Austrittsöffnung 14A vorgesehen, die Austrittsrichtung der Querluft­ ströme Q1/2 in den gewünschten Grenzen zu regulieren. Dieses Leitblech ist um ei­ ne parallel zur Seitenwandung 10D verlaufende Schwenkachse X-X verschwenkbar und erzeugt so die gewünschte Luftablenkung. Alternativ hierzu kann bei Verzicht auf dieses Leitblech auch die Düsen 140, 141 selbst beispielsweise um eine Achse X'-X' verschwenkt werden, wobei dann allerdings zweckmäßigerweise Abdichtmaßnah­ men im variablen Übergangsbereich zwischen Austrittsöffnung 14A und Einlassöff­ nung 13 vorzusehen sind. Die dargestellte tropfenförmige Querschnittsgestaltung der Düsen 140, 141 ermöglicht ein besonders günstiges Strömungsverhalten für die be­ schriebenen Zwecke.

Die Fig. 1A und 1B zeigen eine in der vertikalen Spiegelebene, durch die Auf­ hängung 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 Absaugöff­ nungen 12A, 12B des zentralen Absaugkanals 16 erzeugen. Die im Innenraum der Farbsprühkabine dargestellten Overspray-Partikel P1, P2, die nicht zur beabsichtigten Beschichtung des Werkstückes 20 mittels der Sprühpistolen 30, 31 verwendet wur­ den, 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 Geschwindigkeitsverteilung dieser Farbpartikel einstellt, wie sie durch die Vektorpfeile 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 Querluft­ stroms und der Absaugwirkung des Absaugkanals 16 in letzteren hineingezogen und aus der Farbsprühkabine entfernt wird.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1B ist eine entsprechende symmetrische Anord­ nung wie bei der Fig. 1A gewählt, jedoch ist hier anstelle des aus separaten Bau­ teilen innerhalb der Kabine aufgebauten Absaugkanals 16 ein im Boden stationär vorgesehener Absaugkanal 17 vorhanden, der eine einzige, durchgehende, schlitz­ artige Absaugöffnung 12 im Boden der Sprühkabine definiert, über dem sich die Wir­ kung der beiden Querluftströme praktisch aufhebt, so dass die dort angelangten Par­ tikel P1, P2 in diesen Absaugkanal 14 gesaugt werden können.

Claims (4)

1. Farbsprühkabine (10) zur Pulverbeschichtung von Teilen (20), mit Absaugöffnun­ gen (12A, 12B), die Teil eines Absaugkanals (16, 17) im Bereich des Bodens (10C) der Kabine (10) sind, mit längsgestreckten Düsen (140, 141) zur Erzeugung hori­ zontal gerichteter Querluftströme (Q1, Q2) aus je einer sich horizontal schlitzar­ tig, sich entlang mindestens eines Teils jeder der beiden Längsseiten (10D, 10E) der Kabine (10) erstreckenden Einlassöffnungen (13) zur Entfernung und Zufüh­ rung von nicht an den Teilen (20) haftenden, möglichst großen Menge Overspray- Lackpartikeln an die Absaugöffnungen (12A, 12B), wobei jede Auslassöffnung (14A) der Düsen (140, 141) an die Einlassöffnung (13) der Kabine (10) anschließt.

2. Farbsprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (140, 141) selbst oder ein in ihr gehaltenes Luftleitblech (15) um eine parallel zur Einlassöffnung (13) verlaufende Achse (X-X; X'-X') zur Einstellung der Richtung der Querluftströme (Q1, Q2) schwenkbar gehalten ist.

3. Farbsprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Er­ zeugung des zur Abgabe der Querluftströme (Q1, Q2) erforderlichen Überdrucks in der Düse (140,141) mindestens ein Ventilator oder Verdichter (25) mit anpass­ barer Drehzahl zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit der Querluftströme (Q1, Q2) vorgesehen ist.

4. Farbsprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaug­ kanal (16) mindestens ein in die Kabine (10) einlegbares Leitteil (18A) beinhaltet, das die strömungstechnische Verbindung zwischen den Absaugöffnungen 12A, 12B als Spalt zwischen Leitteil (18A) und Boden (10C) und einer zentralen Absaugöffnung (19A) der Kabine (10) herstellt.