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Die Erfindung betrifft einen Farbwechsler mit einem Ventilblock zur Verbindung einer Mehrzahl von Beschichtungsmaterialleitungen mit einer Applikationseinrichtung, wobei im Ventilblock ein zentraler, sich in einer Axialrichtung erstreckender Farbausgangskanal geführt ist, in den eine Mehrzahl von jeweils zur Aufnahme eines Ventils vorgesehenen Ventilbohrungen münden.
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In modernen Beschichtungsanlagen, insbesondere in Lackieranlagen, wird die Lackierung von Gegenständen, beispielsweise von Karosserien von Kraftfahrzeugen, überwiegend oder gar ausschließlich automatisch und maschinell ausgeführt. Bei derartigen Prozessen wird mit Hilfe von automatisch gesteuerten Applikationseinrichtungen Lack auf den zu lackierenden Gegenstand aufgetragen. In vielen Fällen soll dabei mit der gleichen Applikationseinrichtung nicht nur ein Lack mit einer bestimmten Farbe appliziert werden. Vielmehr ist es gewöhnlich erforderlich bzw. erwünscht, durch die Applikationseinrichtung Lacke verschiedener Farbe nacheinander aufzutragen.
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Zu diesem Zweck sind gewöhnlich Farbwechsler oder Farbwechselvorrichtungen vorgesehen, die einen zentralen Farbkanal aufweisen, der mit der Applikationseinrichtung verbunden ist, und die eine Vielzahl von Farbzuleitungen aufweisen, über die unterschiedlichen Lacke mit unterschiedlicher Farbe dem Farbkanal zugeleitet werden können. Die Zufuhr der Farbe durch diese Farbzuleitungen wird gewöhnlich durch – vorzugsweise pneumatisch ansteuerbare – Ventile geregelt. Dazu sind in einem Ventilblock des Farbwechslers Ventilbohrungen vorgesehen, in die diese Ventile eingesetzt werden können. Die Ventile geben bei Ansteuerung, also bedarfsweise, den Durchgang von der jeweiligen Farbzuleitung zu dem zentralen Farbkanal frei. Auf diese Weise kann jeweils der Farbkanal geöffnet werden, durch den der gerade benötigte Lack zugeführt wird. In vielen Anwendungen kann eine Zufuhr von Lacken mit mehr als 10 oder 20 verschiedenen Farben notwendig sein. Eine derartige Farbwechslervorrichtung bzw. Wechseleinheit für Beschichtungsmaterial ist beispielsweise aus der
EP 1 859 872 A2 bekannt.
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Vor jedem Farbwechsel muss der zentrale Farbausgangskanal von Resten des zuvor verwendeten Lackes gereinigt werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass sich Lacke unterschiedlicher Farben direkt nach dem Wechsel nicht vermischen, wodurch die Qualität der Lackierung stark beeinträchtigt würde. Bei der Auslegung eines Farbwechslers der genannten Art ist daher üblicherweise darauf zu achten, dass eine besonders zuverlässige Reinigung des Farbausgangskanals von Lackresten sichergestellt ist. Um dies zu gewährleisten, ist aus der
EP 0 979 964 A2 eine gerade auch zur Verwendung in einem derartigen Farbwechsler geeignete Ventilanordnung bekannt, bei der der Farbausgangskanal im Sinne einer erleichterten Spülung einen länglichen oder ovalen Querschnitt aufweist. Damit soll erreicht werden, dass das Spülmittel den Farbausgangskanal zuverlässig durchströmen kann und dabei sämtliche Innenoberflächen des Farbausgangskanals erreicht.
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Andererseits ist aber auch eine insgesamt effiziente, kosten- und ressourcensparende Bauweise eines derartigen Farbwechslers ein gängiges Auslegungsziel. Insbesondere sollte bei der Auslegung eines derartigen Farbwechslers auch beachtet werden, dass der bei der Reinigung des Farbkanals aus dem Farbkanal entfernte Lack Ausschuss und somit verloren gegangener Lack ist, der für die Lackierung nicht mehr eingesetzt werden kann. Je länger und größer der Farbausgangskanal ist, umso größere Mengen von Lack müssen vor jedem Farbwechsel entsorgt werden. Im Sinne einer effizienten und ressourcenschonenden Betriebsweise ist somit eine kompakte Bauweise eines derartigen Farbwechslers besonders wünschenswert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Farbwechsler der oben genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass zwischen den einzelnen Lackiervorgängen eine zuverlässige Spülung des Farbausgangskanals möglich und zusätzlich eine besonders ressourcenschonende Bauweise erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Farbausgangskanal im Einmündungsbereich der Ventilbohrungen einen die Kontur eines gleichschenkligen Vielecks annähernden Kanalquerschnitt aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Ausbildung des Farbausgangskanals als gleichschenkliges Vieleck die Anordnung von mehr als zwei Ventilen auf einer Ebene des Farbwechslers erlaubt und somit der Inhalt des Farbausgangskanals relativ zu der Anzahl der angeschlossenen Lackventile (entsprechend der Anzahl der Farbtöne oder Lacksorten) gering gehalten werden kann. Somit wird einerseits eine erleichterte Spülmöglichkeit für den Farbausgangskanal erreicht, indem unter gezielter Abkehr von den üblicherweise vorgesehenen vergleichsweise gering dimensionierten Kanalquerschnitten eine insgesamt vergrößerte Kanal-Querschnittsfläche bei gleichzeitiger Reduzierung der erforderlichen Länge des Farbausgangskanals gewählt wird. Dabei sollte zudem eine Querschnittskontur gewählt werden, durch die die Bildung von Hinterschneidungen, Taschen oder sonstigen Hohlräumen innerhalb des Kanals weitgehend ausgeschlossen wird, so dass eine Einlagerung von Farbresten weitgehend vermieden werden kann. Um vor diesem Hintergrund aber auch eine effiziente und kostensparende Bauweise zu ermöglichen, sollte im Sinne einer kompakt gehaltenen Bauweise die Länge des zentralen Farbausgangskanals so gering wie möglich gehalten werden bei einer gleichzeitigen Zuführung von möglichst vielen Lackzuleitungen. Um dies gerade auch unter Rückgriff auf standardisierte Komponenten im Einmündungsbereich der Ventilbohrungen, wie beispielsweise standardisierte Ventile an sich, zu ermöglichen, ist für den Querschnitt des Farbausgangskanals – zusätzlich zur ohnehin vergleichsweise groß gewählten Querschnittsfläche – eine gewisse Grundsymmetrie gewählt, die grundsätzlich die Anbringung einer Mehrzahl von Ventilbohrungen in ein und derselben Montageebene – also einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung des Farbausgangskanals – erlaubt.
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Um dies zu erreichen, ist der Kanalquerschnitt des Farbausgangskanals im Einmündungsbereich der Ventilbohrungen mit einer ein gleichschenkliges Vieleck annähernden Kontur ausgestaltet. Unter „annähernd” ist hierbei – wie auch in den folgenden Ausführungen – eine Ausgestaltung zu verstehen, die die Grundform des Kanalquerschnitts beschreibt, wobei aber geringfügige Veränderungen der mathematischen Grundform wie beispielsweise abgerundete oder abgeflachte Ecken ausdrücklich mit umfasst sein sollen. In jedem Fall ist mit einer ein gleichschenkliges Vieleck annähernden Kontur aber eine Kontur gemeint, die eine der Schenkelzahl des Vielecks entsprechende Anzahl an Seiten aufweist, so dass bezogen auf die Grundform des Kanals grundsätzlich die Anbringung einer der Schenkelzahl des Vielecks entsprechenden Zahl von Ventilbohrungen am Kanal in ein und derselben Montageebene möglich wäre.
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Vorteilhafterweise weist der Farbausgangskanal diesen Querschnitt nicht nur im direkten Einmündungsbereich der Ventilbohrungen, sondern zusätzlich auch noch in den dazu benachbarten Zonen auf, so dass sich der solchermaßen geformte Kanalanteil über den gesamten Einmündungsbereich der Bohrungen und auch noch darüber hinaus erstreckt.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist der Kanalquerschnitt des Farbausgangskanals im Einmündungsbereich der Ventilbohrungen annähernd quadratisch ausgeführt. Damit ist grundsätzlich die Anbringung von bis zu vier Ventilbohrungen pro Montageebene am Farbausgangskanal möglich, von denen sich jeweils zwei paarweise gegenüberliegen. Damit ist bei grundsätzlich einfacher Herstellbarkeit bereits eine besonders große Baudichte und damit Kompaktheit des Gesamtsystems erreichbar.
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Um die Spülbarkeit deutlich zu verbessern, ist der Kanalquerschnitt des Farbausgangskanals im Einmündungsbereich der Ventilbohrungen in alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung mit abgerundeten Ecken ausgeführt. Damit ist bei vergleichsweise einfacher Herstellbarkeit die Ausbildung von Hinterschneidungen, Hohlräumen oder dergleichen zuverlässig begrenzt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind in Axialrichtung des Farbausgangskanals gesehen eine Mehrzahl von in den Farbausgangskanal mündenden Ventilbohrungen hintereinander angeordnet. Damit lassen sich, gerade unter Nutzung der durch die Querschnittskontur des Farbausgangskanals eröffneten Möglichkeit der Anbringung mehrerer Ventilbohrungen in ein und derselben Montageebene, vergleichsweise viele Ventilbohrungen in einem kleinen Raumbereich anbringen, so dass bei kompakter Bauweise eine besonders große Vielfalt an Farbvariationen erreichbar ist.
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Um die Spülbarkeit des Farbausgangskanals noch weiter zu verbessern, ist die Innenwand des Farbausgangskanals im Einmündungsbereich der jeweiligen Ventilbohrung jeweils plan ausgeführt. Damit bildet die jeweilige Seitenwand des Farbausgangskanals im Einmündungsbereich der Ventilbohrungen und insbesondere im Bereich der jeweiligen Ventilsitze eine durchgängige ebene Fläche, die die Anhaftung von Farbresten oder dergleichen in keiner Weise begünstigt. Besonders bevorzugt erstreckt sich diese plane Ausführung, also die durchgängige ebene Fläche, in Axialrichtung des Farbausgangskanals gesehen über eine Mehrzahl, bevorzugt über sämtliche, von in dieser Richtung gesehen hintereinander angeordneten Ventilbohrungen. Damit ist nämlich selbst für eine derartige Mehrzahl von Ventilbohrungen eine gemeinsame, durchgängig eben gehaltene Seitenfläche geschaffen, die auch in ihrer Gesamtheit die Anhaftung von Lack- oder Materialresten weitgehend minimiert.
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Besonders bevorzugt sind die Einmündungen der Ventilbohrungen in den Farbausgangskanal jeweils auf der Mittelachse der jeweiligen Innenwand angeordnet, so dass sich eine besonders symmetrische Konstruktion ergibt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die symmetrische Ausgestaltung des Kanalquerschnitts des Farbausgangskanals in der Art eines gleichschenkligen Vielecks, bei der die durch jeden Schenkel jeweils repräsentierte Kanalseitenwand grundsätzlich eine Montagemöglichkeit zur Anbringung von Ventilbohrungen bietet, eine besonders kompakte Bauweise erreichbar ist, die zudem besonders einfach und zuverlässig spülbar ist. Symmetriebedingt ist diese Bauform darüber hinaus für die Anbringung von im Wesentlichen baugleichen Komponenten oder Teilen, also z. B. standardisierten Ventilen oder Ventilteilen, besonders geeignet, da aufgrund der Kanalform für sämtliche Seitenflächen dieselben konstruktiven Randbedingungen für die anzubringenden Komponenten gesetzt werden. Damit ist eine besonders effiziente und ressourcenschonende Bestückung mit Standardkomponenten besonders begünstigt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1, 2, 3 jeweils ausschnittsweise einen Ventilblock eines Farbwechslers im Schnitt,
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4 den Farbausgangskanal eines alternativen Farbwechslers im Querschnitt,
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5 ausschnittsweise den Ventilblock eines alternativen Farbwechslers im Schnitt,
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6 den Farbausgangskanal eines weiteren alternativen Farbwechslers im Querschnitt, und
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7 die Innenwand eines Farbausgangskanals in Draufsicht.
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Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Der in 1 ausschnittsweise dargestellte Farbwechsler 1 ist Teil einer Lackieranlage, in der über eine nicht näher dargestellte Applikationseinrichtung Beschichtungsmaterialien, nämlich insbesondere Lacke in Klein- oder Kleinstserien, auf ein zu beschichtendes Objekt, im Ausführungsbeispiel Kraftfahrzeugteile, auch in wechselnden Chargen und Sequenzen ausgebracht werden. Der Farbwechsler 1 umfasst dazu zur Verbindung einer Mehrzahl von nicht näher dargestellten Beschichtungsmaterialleitungen mit der Applikationseinrichtung, beispielsweise einem Zerstäuber, einen Ventilblock 2, in dem ein zentraler, sich in einer Axialrichtung erstreckender und ausgangsseitig mit der Applikationseinrichtung verbundener Farbausgangskanal 4 geführt ist. Die in 1 gezeigte Schnittebene liegt dabei orthogonal zur Axialrichtung, so dass in der Darstellung gem. 1 der Farbausgangskanal 4 mit seinem Kanalquerschnitt erkennbar ist.
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In den Farbausgangskanal 4 münden eine Mehrzahl von Ventilbohrungen 6, von denen in 1 der übersichtlichen Darstellung halber lediglich eine gezeigt ist. Jede Ventilbohrung 6 ist jeweils zur Aufnahme eines Ventils 8 vorgesehen. Das Ventil 8 umfasst ein Innengehäuse 10, in dem eine Ventilnadel 12 längs ihrer Achse verschiebbar gelagert ist. Die Ventilnadel 12 ist von einer Druckfeder 14 in Schließstellung beaufschlagt. Im Ventilblock 2 ist ein Einlasskanal 16 geführt, der eingangsseitig auf nicht näher dargestellte Weise mit einer der Beschichtungsmaterialleitungen verbunden ist, und der in den Innenraum 18 des Ventils 8 mündet. Der Innenraum 18 ist wiederum mit einer kreisförmigen Auslassöffnung 20 verbunden, die mit ihrer Flanke 22 einen Ventilsitz bildet. An diesem liegt in der Schließstellung des Ventils 8 die konisch ausgeführte, sich in Richtung des Innenraums 18 verjüngende Dichtfläche 24 der Ventilnadel 12 an. Die Stirnfläche 26 der Ventilnadel 12 fluchtet in Schließstellung des Ventils 8 in etwa mit dem äußeren Rand 28 des Ventilgehäuses 10. Weitere konstruktive Einzelheiten zum Aufbau des Ventils 8 wie beispielsweise Dichtungen, Fixierungen und dergleichen, können der Darstellung gem. 1 entnommen werden. Im Ausführungsbeispiel ist das Ventil 8 pneumatisch über Druckluft betätigt, die über einen Druckluftkanal 30 einem dem Ventil 8 zugeordneten Steuergehäuse 32 zugeführt wird. Alternativ sind aber natürlich auch andere gängige Ansteuerungen für das Ventil 8 denkbar, wie beispielsweise eine elektromagnetische Ansteuerung.
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Der Ventilblock 2 des Farbwechslers 1 ist gezielt dafür ausgelegt, im Hinblick auf die betriebsgemäß vorgesehenen häufigen Farb- oder Lackwechsel im Farbausgangskanal 4 zwischen den einzelnen Lackiervorgängen eine zuverlässige Spülung des Farbausgangskanals 4 sicherzustellen und darüber hinaus eine besonders ressourcenschonende und kompakte Bauweise zu ermöglichen. Hierzu ist für den Farbausgangskanal 4 eine spezifische, grundsätzlich symmetrische Gestaltung seines Querschnitts vorgesehen, indem der Farbausgangskanal 4 im Einmündungsbereich der Ventilbohrungen 6 einen die Kontur eines gleichschenkligen Vielecks annähernden Kanalquerschnitt aufweist. Darunter ist eine Ausgestaltung zu verstehen, bei der der Kanalquerschnitt die Grundform eines derartigen gleichschenkligen Vielecks aufweist und insbesondere eine der Schenkelzahl des Vielecks entsprechende Anzahl an Seiten aufweist. Geringfügige Veränderungen der mathematischen Grundform wie beispielsweise abgerundete oder abgeflachte Ecken sind jedoch mit umfasst.
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Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dabei für den Farbausgangskanal 4 ein im Wesentlichen quadratischer Querschnitt mit abgerundeten Ecken gewählt. Dementsprechend weist der Farbausgangskanal 4 in dieser Variante eine vierzählige Symmetrie auf, wobei die vier Seitenflächen 40 jeweils über Rundkonturen 42 mit ihren Nachbarflächen verbunden sind. Diese Ausgestaltung des Farbausgangskanals 4 ermöglicht somit die Anbringung von bis zu vier Ventilbohrungen 6 – und dementsprechend Ventilen 8 – in ein und derselben Montageebene, ohne dass hierzu weiterführende bauliche oder konstruktive Veränderungen am Ventilblock 2 notwendig wären. Jeweils ein Ausführungsbeispiel für eine Variante mit zwei bzw. vier Ventilbohrungen 6 in ein und derselben Montageebene sind in den 2 bzw. 3 gezeigt.
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Selbstverständlich sind neben der quadratischen Ausführung des Farbausgangskanals 4 auch noch weitere Varianten mit Querschnitten in Form eines gleichschenkligen Vielecks denkbar. Ein Beispiel für eine dreizählige Kanalsymmetrie des Farbausgangskanals 4' ist in der Schnittdarstellung in 4 gezeigt. In 5 ist ein mit drei Ventilen 8 pro Montageebene bestückter Ventilblock 2' eines Farbwechslers 1' mit diesem dreizähligen Farbausgangskanal 4' gezeigt. Ein Beispiel für eine sechszählige Kanalsymmetrie des Farbausgangskanals 4'' ist hingegen in der Schnittdarstellung in 6 gezeigt.
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Der Farbwechsler 1 ist bei kompakter Bauweise für eine besonders hohe Flexibilität bei der Ausbringung auch vieler verschiedenartiger Lacke oder Farben ausgelegt. Dazu ist vorgesehen, dass in den Farbausgangskanal 4 eine vergleichsweise große Anzahl an Ventilbohrungen 6 münden, so dass eine entsprechend große Anzahl an Beschichtungsmaterialleitungen und dementsprechend eine große Anzahl unterschiedlicher Lacke oder Farbtöne gleichzeitig an den Ventilblock 2 angeschlossen sein können. Um dies auch bei kompakter Bauweise des Systems zu ermöglichen, münden in Axialrichtung des Farbausgangskanals 4 gesehen hintereinander eine Mehrzahl von Ventilbohrungen 6 in den Farbausgangskanal 4. Dies ist der Darstellung in 7 entnehmbar, in der eine Draufsicht auf eine der Seitenwände 40 des Farbausgangskanals 4 gezeigt ist. Dieser Darstellung ist auch entnehmbar, dass die Innenwand des Farbausgangskanals 4 im Einmündungsbereich der jeweiligen Ventilbohrung 6 jeweils plan ausgeführt ist. Diese plane oder ebene Ausführung der Innen- oder Seitenwand 40 erstreckt sich zusammenhängend über den Einmündungsbereich mehrerer hintereinander angeordneter Ventilbohrungen 6. Durch diese Bauweise ist gewährleistet, dass über den gesamten Bereich hinweg keine oder nahezu keine Hinterschneidungen, Taschen, Hohlräume oder andere Bereiche gebildet werden, in denen sich Lackreste oder andere Materialreste ansammeln könnten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Farbwechsler
- 2
- Ventilblock
- 4
- Farbausgangskanal
- 6
- Ventilbohrung
- 8
- Ventil
- 10
- Innengehäuse
- 12
- Ventilnadel
- 14
- Druckfeder
- 16
- Einlasskanal
- 18
- Innenraum
- 20
- Auslassöffnung
- 22
- Flanke
- 24
- Dichtfläche
- 26
- Stirnfläche
- 28
- Rand
- 30
- Druckluftkanal
- 32
- Steuergehäuse
- 40
- Seitenfläche
- 42
- Rundkontur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1859872 A2 [0003]
- EP 0979964 A2 [0004]
