Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Besprühen von
Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie
eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.
Ein derartiges Verfahren ist in der DE 195 44 016 A1
beschrieben.
Bei ihm erfolgt die Einstellung der vom Sprühkopf vernebelten
Menge an Arbeitsflüssigkeit in einem begrenzten Bereich
durch eine motorverstellbare Düsennadel des Sprühkopfes.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren der
eingangs angegebenen Art geschaffen werden, nach dem
sich die Menge pro Zeiteinheit vom Sprühkopf vernebelter
Arbeitsflüssigkeit in einem weiteren Bereich einstellen
läßt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren
mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird davon Gebrauch
gemacht, daß die üblicherweise auf Werkstücke auf zubringenden
Arbeitsflüssigkeiten viskös sind. Typischerweise
ändert sich die Viskosität von Flüssigkeiten in dem
hier interessierenden Temperaturbereich (Raumtemperatur
bis 80°C) in etwa proportional zum Quadrat des Verhältnisses
(in°C) zwischen den Differenzen zwischen betrachteter
Temperatur T (°C) und Schmelztemperatur des Wassers
Ts und Raumtemperatur Tr (°C) und Ts, also proportional
zu (T-Ts)2/(Tr-Ts)2 . Bei T=80°C hat man somit eine
16 mal kleinere Viskosität als bei Raumtemperatur. In
der Praxis werden dabei Auftragsmengen von etwa 0,8
bis 10 g/m2 erhalten.
Auch über den Druck, unter dem die Arbeitsflüssigkeit
dem Sprühkopf zugeführt wird, läßt sich der Durchsatz
an Arbeitsflüssigkeit durch den Sprühkopf einstellen.
In der Praxis kann man durch Änderung des Speisedrucks
zwischen 5 bar und 10 bar eine Durchsatzregelung um
etwa den Faktor 2 erhalten.
Kombiniert man beide Möglichkeiten der Durchsatzregelung,
kann man insgesamt einen Einstellbereich des Durchsatzes
um etwa den Faktor 25 erhalten. Die Temperatureinstellung
und die Druckeinstellung lassen sich unter Verwendung
gängiger Regelverfahren präzise durchführen, so daß man
auch präzise Auftragsmengen gewährleisten kann. Wie im
einzelnen die Auftragsmenge und Temperatur bzw. Druck
miteinander zusammenhängen, hängt von den physikalischen
(und etwas auch von den chemischen) Eigenschaften der
jeweils verwendeten Arbeitsflüssigkeit und der jeweils
verwendeten Sprühköpfe ab. Vorzugsweise arbeitet man
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren so, daß man diese
Abhängigkeiten zunächst in Testversuchen feststellt,
die Testergebnisse in Speichern ablegt und unter Verwendung
dieser abgelegten Testergebnisse Temperatur und/oder
Druck jeweils so einstellt, daß man die gewünschte Auftragsmenge
an Arbeitsflüssigkeit erhält.
Typische Arbeitsflüssigkeiten sind insbesondere Öle
unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften,
wie sie zum Besprühen von Blechen vor Press- oder
Tiefzieharbeiten verwendet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ermöglicht
ein schonendes Wärmen der Arbeitsflüssigkeit unter Verwendung
eines auf höherer Temperatur befindlichen Heizmediums
über eine große Kontaktfläche hinweg. Die Einleitung
entsprechender Wärmemengen direkt von einer elektrischen
Heizeinrichtung her könnte dagegen zu Qualitätsverlusten
der Arbeitsflüssigkeit führen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil, daß
man eine große Wärmemenge in kompaktem Volumen zuführen
kann. Auch hat Wasser als Heizflüssigkeit den Vorteil,
daß man auf die bewährte Technologie von Wasserheizungen
und Wasser-Wärmetauschern zurückgreifen kann. Darüber
hinaus hat Wasser auch ein verhältnismäßig gutes Wärmeleitvermögen.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 erlaubt
ein einfaches kontinuierliches und reproduzierbares
Zuführen von Wärme zur Heizflüssigkeit.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ermöglicht
eine weitere Vergrößerung des Durchsatz-Einstellbereichs.
Es versteht sich, daß man gleichzeitig die Dosiermenge
von Düse zu Düse variieren kann.
Geht man nach dem Verfahren gemäß Anspruch 6 vor, so
hat man insgesamt eine feine Einstellbarkeit der Auftragsmenge,
wobei man durch die Verteilung der Gesamteinstellung
auf eine Temperatureinstellung, eine Druckeinstellung
und eine Tastzeit-Einstellung auch eine verglichen mit
einer reinen Temperatureinstellung kurze Regelkonstante
gewährleisten kann.
Für manche Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn man die
beiden einander gegenüber liegenden Seiten eines Werkstücks
(z. B. Blech) unterschiedlich mit Arbeitsflüssigkeit
besprühen kann. Hierdurch kann man der Tatsache Rechnung
tragen, daß bei der späteren Bearbeitung der Werkstücke
(z. B. Tiefziehen eines Bleches) die mechanischen Belastungen,
denen die beiden Oberflächen dann ausgesetzt sind,
unterschiedlich sein können. Auch kann man ggf. die
beiden Seiten des Werkstücks mit unterschiedlicher Arbeitsflüssigkeit
besprühen.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 ermöglicht
es, die Auftragsmenge auch beim Besprühen nur einer
einzigen Seite des Werkstücks lokal unterschiedlich gemäß
den jeweils zu erwartenden Anforderungen zu wählen.
So kann man z. B. Bereiche von zu pressenden Blechen,
die nur geringe Verformung in der Preßform erfahren,
nur mit wenig Arbeitsflüssigkeit belegen, in der Preßform
stark verformte Bereiche dagegen mit einer größeren
Menge an Arbeitsflüssigkeit besprühen.
Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
die im Anspruch 9 angegeben ist, erfolgt die Temperatureinstellung
in einer zu den Sprühköpfen führenden Verbindungsleitung,
die in der Praxis eine Ringleitung ist. Die
hierzu vorgesehene Heizeinrichtung braucht somit nur eine
kleinere Heizleistung zu haben als in dem Fall, wo man
den gesamten Vorrat an Arbeitsflüssigkeit in einem Vorratsbehälter
in seiner Temperatur einstellt. Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist der, daß die
Temperatureinstellung mit kleinerer Regelkonstanten
erfolgt, da die jeweils auf die gewünschte Temperatur
einzustellenden Volumina verglichen mit dem Inhalt eines
Vorratsbehälters klein sind.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 ist
wiederum im Hinblick auf ein schonendes Erwärmen der
Arbeitsflüssigkeit von Vorteil.
Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 11 hat man ein
umgewälztes Heizmedium, in welchem nur die jeweils auftretenden
Wärmeverluste ausgeglichen werden. Dies ist im
Hinblick auf geringen Energieverbrauch und im Hinblick
auf den Korrosionsschutz des Primärkreislaufs des Wärmetauschers
von Vorteil.
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß Anspruch 12 und
14 sind im Hinblick auf eine rasche und präzise Einregelung
der Temperaturverhältnisse im Primärkreislauf und im
Sekundärkreislauf des Wärmetauschers von Vorteil. Man
kann so zunächst bei einer gewünschten Temperaturanhebung
zunächst dem Primärkreislauf deutlich mehr Wärme zuführen,
als im stationären Betrieb notwendig ist. Durch die
laufende Überwachung der Temperatur wird ein Überschwingen
ebenso verhindert wie ein zu langsames sich Annähern der
Temperatur an den stationären Endwert.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß den Ansprüchen
14 und 15 gewährleisten eine Kontrolle der Flüssigkeitsströme
im Primär- und Sekundärkreislauf des Wärmetauschers.
Am Ausgangssignal des Durchflußmessers bzw. des Durchflußsensors
kann auch leicht festgestellt werden, wenn eine
Umwälzpumpe ausfällt oder sonstige Störungen beim Fördern
der Flüssigkeiten auftreten.
Gemäß Anspruch 16 kann man einen Wärmetauscher auf sehr
einfache Weise aus fertigen Komponenten herstellen,
die nur mit ausreichend großen Flächen miteinander in
Berührung gebracht werden müssen.
Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 17 kann der von
der Arbeitsflüssigkeit durchströmte Kanal des Wärmetauschers
zugleich eine Tragfunktion für die Sprühköpfe
und eine Verteilfunktion für die letzteren übernehmen.
Gemäß Anspruch 18 läßt sich der gesamte Wärmetauscher
sehr einfach und preiswert als einstückiges Teil herstellen.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 20 ist
im Hinblick auf in Längsrichtung des Wärmetauschers
konstante Temperatureinstellung von Vorteil.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 21 ist
im Hinblick auf eine gleichmäßige Erwärmung der Arbeitsflüssigkeit
von ihren beiden Seiten her von Vorteil.
Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 22 wird auch Druckluft,
welche ein Sprühkopf möglicherweise zum Vernebeln
oder zur Formgebung des erzeugten Nebels benötigt,
auf die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit angewärmt,
bevor sie den Sprühköpfen zugeführt wird.
Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
23 wiederum im Hinblick auf eine einfache Realisierung
sowohl des ersten Wärmetauschers als auch des zweiten
Wärmetauschers durch ein einziges extrudiertes Mehrkammerprofil
von Vorteil.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 24 ermöglicht
eine einfache, übersichtliche und auch für eine
Wartung günstige Anbringung der Sprühköpfe an einem
die Arbeitsflüssigkeit führenden Kanal.
Gemäß Anspruch 25 kann man die Sprühköpfe selbst auf
einfache Weise auf derselben Temperatur halten wie die
zugeführte Arbeitsflüssigkeit.
Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
26 im Hinblick auf gleichförmige Temperatureinstellung
im Sprühkopf vorteilhaft.
Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 27 erfolgt auch
die Druckluftversorgung des Sprühkopfes über das ihn
tragende Adapterteil. Es sind somit keine gesonderten
Druckluftleitungen vorzusehen. Der Sprühkopf kann besonders
einfach ab- und anmontiert werden.
Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 28 ist auf einfache
Weise die einem Sprühkopf zugeordnete Druckluftsteuerung
räumlich mit dem Adapterteil zusammengefaßt, was wiederum
aus Montagegründen und Gründen der Übersichtlichkeit
vorteilhaft ist.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 29 gestattet
es, eine letzte Feineinstelllung der Temperatur der
vom Sprühkopf zu vernebelnden Flüssigkeit direkt am
Sprühkopf vorzunehmen. Auf diese Weise kann man bei
langen Sprühkopfleisten lokal unterschiedlichen Umgebungstemperaturen
Rechnung tragen. So spüren z.B. die in
der Mitte einer Sprühkopfreihe liegenden Sprühköpfe
die Temperatur der ihnen benachbarten Sprühköpfe, so
daß ihre Wärmeverluste kleiner sind als die von randständigen
Sprühköpfen. Auch können sich die verschiedenen
Sprühköpfe einer Sprühkopfleiste in unterschiedlichen
Strömungen der Umgebungsatmosphäre befinden, teils bedingt
durch die Ausbildung eines die Sprühkopfleiste bzw.
die Sprühkopfleisten umgebenden Schutzgehäuses, teils
bedingt durch Luftströmungen am Aufstellort (Fabrikhalle).
Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
30 im Hinblick auf eine einfache automatische Temperatureinstellung
an den Sprühköpfen von Vorteil.
Gemäß Anspruch 31 kann man auch die elektrische Verkabelung
einer Sprühkopfleiste kompakt und übersichtlich anbringen.
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß Anspruch 32 sind
im Hinblick auf eine einfache Austauschbarkeit der einzelnen
Sprühköpfe und des ihnen zugeordneten Adapterteils ohne
größere Eingriffe in die Gesamtanlage von Vorteil.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigen:
- Figur 1
- ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum beidseitigen
Besprühen von Blechen mit einem flüssigen
Schmiermittel;
- Figur 2
- einen Mittenschnitt durch einen Sprühkopf,
ein diesen tragendes Adapterteil, einen Ventilblock
und ein Versorgungsprofil der Vorrichtung
nach Figur 1;
- Figur 3
- das Blockschaltbild einer vereinfachten Vorrichtung
zum Besprühen von Blechen mit einem flüssigen
Schmiermittel nur von einer Seite her;
- Figur 4
- eine seitliche Ansicht einer Sprühkopfleiste
der Vorrichtung nach Figur 3; und
- Figur 5
- einen axialen Schnitt durch einen Sprühkopf
der Sprühkopfleiste nach Figur 4.
In Figur 1 ist mit 10 ein in Aufsicht gesehen rechteckiges
Blech bezeichnet, welches auf seiner Oberseite und seiner
Unterseite mit Arbeitsflüssigkeit besprüht werden soll.
Hierzu ist eine obere Sprühkopfleiste 12 und eine untere
Sprühkopfleiste 14 vorgesehen.
Diese sind in Figur 1 um +70° bzw. -70° aus ihrer
eigentlichen Stellung herausgedreht, in der sie mit
ihren Sprühachsen einen Winkel von etwa 70° zur Förderrichtung
des Blechs 10 einschließen, derart, daß die
Horizontalkomponente der abgegebenen Nebelströme der
Förderrichtung entgegengesetzt sind. Durch diese verdrehte
Darstellung der Sprühkopfleisten 12 und 14 können
Einzelheiten derselben besser dargestellt werden.
Die Sprühkopfleisten 12, 14 haben zur Förderebene des
Blechs 10 symmetrischen Aufbau, so daß es reicht, eine
der Sprühkopfleisten nachstehend genauer zu beschreiben.
Soweit zur Unterscheidung erforderlich, werden die Komponenten
der Sprühkopfleiste 14 durch einen Beistrich
gekennzeichnet.
Die Sprühkopfleisten 12, 14 haben jeweils ein Basisteil
16, welches ein extrudiertes Mehrkammerprofil ist, dessen
Einzelheiten aus Figur 2 ersichtlich sind.
Zwei Seitenwände 18, 20 sind durch transversale Wände
22, 24, 26, 28, 30 miteinander verbunden. Auf diese
Weise erhält man einen untersten Rücklaufkanal 32, einen
darüber liegenden Schmiermittelkanal 34, einen nochmals
darüber liegenden Vorlaufkanal 36 und einen nochmals
darüber liegenden Druckluftkanal 38. An den über die
transversale Wand 30 hinaus gezogenen oberen Endabschnitten
der Seitenwände 18, 20 sind Montageflansche 40, 42 radial
nach innen kragend angeformt. Auf letztere ist ein Deckelteil
44 aufgesetzt, welches ebenfalls durch Ablängen
eines extrudierten Endlosmaterials hergestellt sein
kann. Damit begrenzt das Deckelteil 44 zusammen mit
der transversalen Wand 30 einen Kabelkanal 46.
Auf die Seitenwand 18 ist ein insgesamt mit 48 bezeichneter
Ventilblock unter Zwischenschaltung einer passende Durchbrechungen
für die verschiedenen Kanäle aufweisenden
Flachdichtung 50 aufgesetzt, z. B. aufgeschraubt. Dessen
vom Basisteil 16 abgelegene Seite trägt über eine weitere
Kanaldurchbrechungen aufweisende Flachdichtung 52 lösbar
(z. B. mittels eines Schnellverschlusses) ein Adapterteil
54. Dessen rechts gelegene Stirnfläche trägt unter Zwischenschaltung
einer Kanaldurchbrechungen aufweisenden Flachdichtung
56 einen insgesamt mit 58 bezeichneten Sprühkopf.
Die Seitenwand 20 ist an den einem Sprühkopf zugeordneten
Bereichen jeweils mit einer dem Rücklaufkanal 32 in
Verbindung stehenden Rücklauföffnung 60, einer mit dem
Schmiermittelkanal 34 in Verbindung stehenden Schmiermittelöffnung
62, einer mit dem Vorlaufkanal 36 in Verbindung
stehenden Vorlauföffnung 64, einer mit dem Druckluftkanal
38 in Verbindung stehenden Druckluftöffnung 66 und mit
einer mit dem Kabelkanal 46 in Verbindung stehenden
Kabelöffnung 68 versehen.
Der Ventilblock 48 umfaßt ein Gehäuse 70, welches einen
mit der Rücklauföffnung 60 fluchtenden Rücklaufkanal 72,
einen mit der Schmiermittelöffnung 62 fluchtenden Schmiermittelkanal
74, einen mit der Vorlauföffnung 74 fluchtenden
Vorlaufkanal 76 und einen mit der Druckluftöffnung 66 in
Verbindung stehenden Druckluftkanal 78 aufweist.
Die verschiedenen Kanäle 72 bis 78 sind durch eine gemeinsame
Ventilkammer 80 unterbrochen, in welcher ein plattenförmiger
Ventilschieber 82 strömungsmitteldicht angeordnet
ist. Dieser hat Steueröffnungen 84, 86, 88, 90, deren
Muster der Anordnung der Kanäle 72 bis 78 entspricht.
Der Ventilschieber 82 ist zwischen einer in der Zeichnung
wiedergegebenen Durchlaßstellung, in welcher die Steueröffnungen
84 bis 90 mit dem zugeordneten der Kanäle
72 bis 78 fluchten, und einer herausgezogenen Schließstellung,
in welcher durchgehende Abschnitte des Ventilschiebers
82 die Kanäle 72 bis 78 unterbrechen, verlagerbar.
Das Adapterteil 54 hat ein Gehäuse 92, in welchem mit
den Kanälen 72 bis 78 fluchtend ein Rücklaufkanal 94,
ein Schmiermittelkanal 96, ein Vorlaufkanal 98 und ein
Druckluftkanal 100 ausgebildet sind.
Der Druckluftkanal 100 hat zwei vertikal beabstandete
Kanalabschnitte, die in die Umfangswand bzw. die Bodenwand
einer Ventilkammer 102 ausmünden. In der letzteren ist
ein Ventilteller 104 vorgesehen, der von einem Stössel
106 getragen ist, der seinerseits durch einen Elektromagneten
108 bewegt wird.
Der Sprühkopf 58 hat ein Gehäuse 110, in welchem eine
gestufte Aufnahmebohrung 112 für eine elektromagnetische
Einspritzdüse 114 vorgesehen ist. Die Einspritzdüse
114 hat gleichen Aufbau wie eine Kraftstoff-Einspritzdüse
für Ottomotoren.
Im Gehäuse 110 ist ein wendelförmiger Heizkanal 116
ausgebildet, der die Aufnahmebohrung 112 in kleinem
Abstand umgibt und dessen Enden mit dem Vorlaufkanal
98 bzw. dem Rücklaufkanal 94 des Adapterteils 54 über
entsprechende Durchbrechungen der Flachdichtung 56 in
Verbindung steht.
Ferner ist im Gehäuse 110 ein abgewinkelter Druckluftkanal
118 vorgesehen, der zu Formluft-Düsenkanälen 120 führt,
die in einer Überwurfkappe 122 ausgebildet sind, welche
auf das untere Ende der Einspritzdüse 114 aufgeschraubt
ist. Die von den Formluft-Düsenkanälen 120 abgegebenen
Luftstrahlen dienen dazu, den von den Einspritzdüsen 114
abgegebenen Flüssigkeitsnebel zu verformen, z.B. zu elliptischer
Querschnittsform breitzudrücken.
Die Zufuhr des Schmiermittels zur Einspritzdüse 114 erfolgt
über einen abgewinkelten Schmiermittelkanal 124, der vom
Schmiermittelkanal 96 des Adapterteils 44 zu einem Einlaßabschnitt
126 der Einspritzdüse 114 führt. Unter dem Einlaßabschnitt
126 liegt ein Ventilabschnitt 128 der Einspritzdüse
114, der ein elektrisches Schaltventil umfaßt, mit
welchem der Schmiermittelstrom zur Einspritzdüse mit
hoher Frequenz (typischerweise etwa 3000 Ventilspiele/
Minute, maximal 30 000/Minute) getaktet werden kann.
Wie nun wieder aus Figur 1 ersichtlich, sind auf das
Gehäuse 110 jedes Sprühkopfes 58 jeweils eine Heizeinheit
130 und ein Temperaturfühler 132 aufgeschraubt.
Diese sind der besseren Übersichtlichkeit halber als
lokalisierte Komponenten dargestellt, in der Praxis
kann es sich dabei jedoch um ein elektrisches Widerstandsheizband
und einen Temperaturfühldraht handeln, die
auf das Gehäuse 110 aufgewickelt sind, um die Wärme
verteilt zuzuführen und die Temperatur integriert über
das Gehäuse zu messen.
Die jeweils durch einen Ventilblock 48, ein Adapterteil
54 und einen Sprühkopf 58 gebildeten Einheiten und das
Basisteil 16 selbst können jeweils in einer wärmeisolierenden
Umhüllung 134 angeordnet sein, von der in Figur
1 nur ein Teil gezeigt ist. Es kann sich hierbei um
ein mit einer Oberflächenhaut versehenes Schaumstoffteil
handeln.
Die Schmiermittelversorgung der Sprühkopfleisten 12
und 14 erfolgt ausgehend von einem Vorratsbehälter 136,
aus dem eine Schmiermittelpumpe 138 ansaugt. Der Druck
des zugeführten Schmiermittels wird durch ein steuerbares
Druckregelventil 140 eingestellt. Dieses kann z.B. einen
in Schließrichtung wirkenden Magneten 142 aufweisen,
um den Regeldruck elektrisch einstellen zu können. Der
Speisestrom für den Elektromagneten 142 wird über ein
Kabel 144 von einer insgesamt mit 146 bezeichneten Steuereinheit
bereitgestellt.
In der Zeichnung sind Kabel durchweg durch Doppellinien
angedeutet. Es versteht sich, daß die Kabel 144 nicht
mit Datenbussen vergleichbar sind, vielmehr für jedes
zu übermittelnde Signal einen gesonderten Leiter enthalten.
An den entsprechenden Knoten von Kabeln werden weitere
mehrere Leiter umfassende Kabel oder ein einziger Leiter
herausgeführt bzw. zugegeben.
Im Inneren des Vorratsbehälters 136 ist ein Wärmetauscher
148 angeordnet. Durch diesen wird mittels einer Umwälzpumpe
150 ständig ein Strom von Wasser umgewälzt, der durch
einen Durchlauferhitzer 152 erwärmt wird. Letzterer
wird wieder über das Kabel 144 von der Steuereinheit
146 mit Strom versorgt. Zum Ausgleich von temperaturbedingten
Volumenänderungen des Heizwassers ist an den Wasserkreislauf
ein Ausgleichsbehälter 154 angeschlossen. Zum
Umwälzen des Schmiermittels im Vorratsbehälter 136 ist
eine Schmiermittel-Umwälzpumpe 156 vorgesehen.
Die Temperatur im Inneren des Vorratsbehälters 136 ermittelt
ein Temperaturfühler 158, dessen Ausgangssignal über
das Kabel 144 der Steuereinheit 146 überstellt wird.
Die Druckluftversorgung des Druckluftkanals 38 erfolgt
durch einen Verdichter 160 und ein steuerbares Druckregelventil
162, dessen Druckeinstellmagnet 164 wieder über
das Kabel 144 mit der Steuereinheit 146 verbunden ist.
Durch den Vorlaufkanal 36 und den Rücklaufkanal 32 des
Basisteils 16 wird ein Heizwasserstrom umgewälzt. Hierzu
ist eine Umwälzpumpe 166 und ein hierzu in Reihe geschalteter
Durchlauferhitzer 168 vorgesehen. Ein Ausgleichsbehälter
170 dient wieder zur Aufnahme temperaturbedingter
Änderungen im Gesamtvolumen der Wassermenge.
Vom Durchlauferhitzer 168 abgegebenes warmes Wasser
wird somit in den Vorlaufkanal 36 des Basisteils 16
gefördert und läuft über die Ventilblöcke 48 und die
Adapterteile 54 in die verschiedenen Sprühköpfe 58,
erreicht dann über die Adapterteile 54 und die Ventilblöcke
48 den Rücklaufkanal 32 und wird von dort von
der Umwälzpumpe 166 angesaugt.
Die Strömungsquerschnitte des Vorlaufkanals 36 und des
Rücklaufkanals 32 sind groß verglichen mit den Strömungsquerschnitten
der in den Ventilblöcken 48 und den Adapterteilen
54 ausgebildeten Kanälen, so daß die verschiedenen
Sprühköpfe alle gleichmäßig mit Heizwasser versorgt
werden.
Um einen sich etwa in Längsrichtung des Basisteils 16
einstellenden Temperaturgradienten auszuräumen, kann
man an dem von der Anschlußseite des Basisteils 16 abgelegenen
Ende des letzteren (in der Zeichnung rechts gelegenen)
eine Verbindung zwischen dem Vorlaufkanal 36 und dem
Rücklaufkanal 32 vorsehen, um die Gesamtmenge des umgewälzten
Heizwassers und damit die von diesem abgebbare Wärmemenge
zu erhöhen. Auch die Tatsache, daß der Vorlaufkanal 36
und der Rücklaufkanal 32 in entgegengesetztem Sinne
durchlaufen werden, wirkt auf eine gleichförmige Temperatureinstellung
im aus gut wärmeleitendem Material hergestellten
Basisteil 16 hin.
Dadurch daß der Schmiermittelkanal 34 im Basisteil 16
zwischen dem Vorlaufkanal 36 und dem Rücklaufkanal 32
angeordnet ist, wird das Schmiermittel im Basisteil
von beiden Seiten her wirksam auf die Temperatur des
Heizwassers aufgeheizt. Zur Kontrolle der mittleren
Temperatur ist das Basisteil 16 in seiner Mitte mit
einem Temperaturfühler 172 versehen, dessen Ausgangssignal
über ein im Kabelkanal 46 laufendes Kabel an
die Steuereinheit 146 übermittelt wird.
Wie in Figur 1 und 2 schematisch dargestellt, sind zwischen
den Sprühköpfen 58 und den Adapterteilen 54 elektrische
Steckverbindungen 174, zwischen den Adapterteilen 54
und den Ventilblöcken 48 elektrische Steckverbindungen
176 und zwischen den Ventilblöcken 44 und dem Basisteil
16 elektrische Steckverbindungen 178 vorgesehen. Auf
diese Weise lassen sich die verschiedenen vom Basisteil
getragenen Einheiten insgesamt oder in Teilen leicht
abnehmen.
Zu der elektrischen Steuereinheit 146 gehört ein Prozeßrechner
180, der über im einzelnen nicht näher dargestellte
Schnittstellenkarten mit einem Tastenfeld 182, einem
Monitor 184 und einem Massenspeicher 186 (z. B. Festplatte)
zusammenarbeitet.
Über entsprechende Schnittstellen arbeitet der Prozeßrechner
180 ferner mit den Temperaturfühlern 132, dem Temperaturfühler
158, den Temperaturfühlern 172 und 172', einem
mit dem Blech zusammenarbeitenden nur schematisch angedeuteten
Vorschubfühler 188 sowie verschiedenen mit dem
Blech zusammenarbeitenden Posititonsfühlern zusammen,
von denen nur einer schematisch bei 190 dargestellt
ist.
Ausgangsseitig ist der Prozeßrechner 180 über geeignete
Schnittstellen und ggf. Leistungsstufen mit den Druckeinstellmagneten
142 und 164, den Durchlauferhitzern 152,
168, 168', den Heizeinheiten 130 und den verschiedenen
Pumpen der Vorrichtung verbunden, wobei die Verbindungen
zu den verschiedenen Pumpen und zum die Druckluft erzeugenden
Gebläse nicht im einzelnen dargestellt sind.
Im Massenspeicher 186 sind für verschiedene Werkstücke
alle Daten abgelegt, die zum Aufsprühen von Schmiermittel
benötigt werden. Es sind dies insbesondere diejenigen
Bereiche der Werkstückoberfläche, die überhaupt besprüht
werden sollen, die Art des verwendeten Schmiermittels
und die in den verschiedenen Bereichen der Werkstückoberfläche
benötigten Schmiermittelmengen.
Durch die oben beschriebene präzise Einstellung der
Temperatur des der Einspritzdüse 114 zugeführten Schmiermittels
ist es möglich, eine Steuerung der durch die
Einspritzdüse 114 abgegebenen Schmiermittelmenge durch
Temperatureinstellung vorzunehmen. Da sich die Viskosität
von Schmiermitteln grob gesprochen proportional zum
Quadrat der Temperatur (°C) ändert, kann man in einem
nutzbaren Temperaturbereich, der zwischen Raumtemperatur
oder erhöhter Raumtemperatur (etwa 35°C) und etwa 80°C
liegt, eine Änderung des Schmiermitteldurchsatzes einfach
durch entsprechende Änderung der Schmiermitteltemperatur
gewährleisten. Man erhält so eine grobe Vorgabe des
Schmiermitteldurchsatzes mit einem breiten Einstellbereich
der Schmiermittelmenge von etwa 1 bis maximal 16.
Eine zusätzliche und feinere Einstellung der Schmiermittelmenge
in einem Bereich von 1 bis 2 kann dadurch erfolgen,
daß man den Druck des zugeführten Schmiermittels einstellt.
Dies kann durch das dem Elektromagneten 142 aufgeprägte
elektrische Signal erfolgen.
Schließlich kann eine nochmals feinere Einstellung der
von der Einspritzdüse 14 abgegebenen Schmiermittelmenge
dadurch erfolgen, daß man das Verhältnis zwischen Öffnungszeit
und Schließzeit der Einspritzdüse 114 einstellt,
also das Tastverhältnis des Erregungssignals für den
Elektromagneten des Ventilabschnitts 128.
Welche Anteile der Schmiermitteldosierung über welche
dieser drei Einstellmöglichkeiten verläuft, legt ein
Organisationsrechenkreis 192 abhängig von der gewünschten
Gesamtschmiermittelmenge fest, die vom Prozeßrechner
180 aus dem Massenspeicher 186 abgerufen worden ist
oder diesem ad hoc durch Eingabe am Tastenfeld 182 vorgegeben
wird.
Der Organisationsrechenkreis 192 kann die Aufteilung
auf die drei verschiedenen Einstellmöglichkeiten entweder
in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Algorithmus oder
in Abhängigkeit von Tabellen, die im Massenspeicher
186 abgelegt sind, vornehmen.
Zusätzlich kann der Organisationsrechenkreis 192 berücksichtigen,
daß möglicherweise in Längsrichtung der Sprühkopfleiste
12, also in zur Förderrichtung der Bleche
senkrechter Richtung, unterschiedliche Schmiermittelabgaben
gewünscht werden.
Der Organisationsrechenkreis 192 übermittelt daher an
einen Temperatursteuerkreis 194 eine Vielzahl von Temperatur-Sollwertsignalen,
die jeweils einem der Sprühköpfe
58 zugeordnet sind. Der Temperatursteuerkreis 194 errechnet
hieraus ein Grund-Temperatursteuersignal, welches über
eine Leistungsstufe 196 zur Ansteuerung des Durchlauferhitzers
168 dient. Entsprechend wird über eine zweite
Leistungsstufe 198 der Durchlauferhitzer 152 mit Strom
versorgt. Dies erfolgt derart, daß die Temperatur im
Vorratsbehälter 136 unter der im Regelbereich zu erwartenden
minimalen Schmiermittel-Temperatur liegt.
Schließlich erzeugt der Temperatursteuerkreis 194 eine
Vielzahl von Temperatursteuersignalen für die einzelnen
Sprühköpfe 58, welche über Leistungsstufen 200 auf die
Heizeinheiten 130 gegeben werden.
Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Temperatur
des Schmiermittels bei Annäherung an einen betrachteten
Sprühkopf 58 in zunehmend kleineren Regelbereichen eingestellt
wird, so daß man zur Feinsteuerung der Schmiermittelabgabemengen
nur kleine Zeitkonstanten hat, da
die jeweils betroffene Schmiermittelmenge zunehmend kleiner
wird.
Alternativ kann der Organisationssteuerkreis 192 ein
Temperatur-Sollwertsignal erzeugen, welches der maximal
in der nächsten Zeit benötigten Sprühölmenge entspricht.
Die Herabsetzung dieser Menge auf die momentan benötigte
Menge erfolgt dann über die Impulsbreitenmodulation
der Ansteuersignale für die Elektromagnete 108.
Zusätzlich erzeugt der Organisationsrechenkreis 192
ein Druck-Sollwertsignal, welches auf einen Eingang
eines Steuerkreises 202 gegeben wird. Letzterer gibt
über eine Leistungsstufe 204 ein Speisesignal auf den
Elektromagneten 142 ab.
Schließlich gibt der Organisationsrechner 192 ein Tastverhältnis-Sollwertsignal
auf einen Einspritz-Taktgeber
205, der dieses Signal in zyklische Steuerimpulse für
die Elektromagnete der Ventilabschnitte 128 umsetzt.
Ein Steuerkreis 206 ist vorgesehen, der vom Prozeßrechner
180 ein die Sprühstrahlgeometrie vorgebendes Druckluft-Sollwertsignal
zur Erstellung eines Steuersignales für
den Elektromagneten 164 dient, wiederum unter Zwischenschaltung
einer Leistungsstufe 207.
Das Druckluft-Sollwertsignal kann vom Prozeßrechner
180 wegabhängig, also ausgehend vom Ausgangssignal des
Vorschubfühlers 188 vorgegeben werden, um das Sprühbild
wegabhängig zu ändern.
Das Ausgangssignal des Einspritztaktgebers 205, welches
die Öffnungs- und Schließzeiten der Einspritzdüsen 114
vorgibt, wird auf einen Überlagerungskreis 208 gegeben,
der das Tastverhältnis mit dem auf dem Werkstück zu
erzeugenden Nebelmuster, welches vom Prozeßrechner 180
aus dem Massenspeicher 186 abgerufen wurde und gemäß
dem Vorschub des Blechs 10 zeilenweise an den Überlagerungskreis
204 weitergegeben wird, UND-mäßig verknüpft.
Der Überlagerungskreis 208 gibt somit an die verschiedenen
Einspritzdüsen 114 Steuersignale ab, durch welche
die Einspritzdüsen 114 zu vorgegebenen Zeitpunkten geöffnet
und geschlossen werden.
Die Bauelemente 192 bis 204 bilden zusammen einen mit
209 bezeichneten Steuerungskanal. Ein entsprechender
Steuerungskanal für die Sprühkopfleiste 14 hat gleichen
Aufbau und ist in Figur 1 nicht eingezeichnet.
Man erkennt, daß man mit der oben anhand der Figuren
1 und 2 beschriebenen Vorrichtung ein Blech variabel
und präzise mit Schmiermittel besprühen kann, wobei die
Schmiermittelmenge in einem großen Bereich von etwa
1 bis 8 einstellbar ist, wovon ein Einstellfaktor 6
über die Temperatureinstellung, ein Einstellfaktor 2
über die Einstellung des Druckes des zugeführten Schmiermittels
erfolgt. Eine weitere Einstellmöglichkeit liegt
im Tastverhältnis zwischen Offen- und Schließzeit der
Einspritzdüsen 114. Insgesamt läßt sich so ein Einstellbereich
von etwa 1 bis 10 bzw. 1 bis 100 je nach Periodendauer
der Sprühkopf-Steuersignale (bei längerer Periode
kann das Tastverhältnis in weiterem Rahmen geändert
werden als bei kurzer Periode) abdecken.
Letzte Feineinstellungen der abgegebenen Schmiermittelmengen
können über eine Temperatur-Feineinstellung an
den einzelnen Sprühköpfen 58 mittels der Heizeinheiten
130 erfolgen.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel,
in welcher eine einfacher aufgebaute Vorrichtung
zum Besprühen eines Bleches von nur einer Seite dargestellt
ist.
Eine Schmiermittelpumpe 210 saugt aus einem Vorratsbehälter
212 an. Ihre Förderseite ist über ein Druckregelventil
214 mit einem extrudierten Ölkanalteil 216 (vergleiche
auch Figur 4) verbunden, welches wärmeleitend
mit einem aus gleichem Profilmaterial hergestellten
Druckluftkanalteil 218 verbunden ist. Die Kanalteile
216 und 218 bilden zusammen einen Wärmetauscher 220,
der zugleich ein Tragteil für Sprühköpfe 222 bildet.
Letztere sind über ein Magnetventil 224 mit dem Druckluftkanalteil
218 und über Schlauchverbindungen 226
mit dem Ölkanalteil 216 verbunden.
Wie aus Figur 5 ersichtlich, haben die Sprühköpfe 222
jeweils ein mit einer Stufenbohrung ausgebildetes Gehäuse
228, in welchem eine Einspritzdüse 230 sitzt. Die Einspritzdüse
230 ist abgabeseitig von einer Düsenkappe
232 umgeben, welche über einen Druckluftkanal 234 mit
einer Druckluftanschlußöffnung 236 in Verbindung steht.
Das Innere des Druckluftkanalteiles 218 ist über ein
Druckregelventil 238 mit einer Druckluftleitung 240
verbunden.
Das Ölkanalteil 216 ist am einen Ende mit dem Ausgang
des Druckregelventils 214 verbunden. Der Ausgang des
Druckregelventils 214 ist ferner mit dem Einlaß einer
Umwälzpumpe 242 verbunden, die mit dem Einlaß des Sekundärkreises
eines Wärmetauschers 244 verbunden ist. Der
Auslaß des Sekundärkreises des Wärmetauschers 244 ist
über einen Temperaturmesser 245 mit dem zweiten Anschluß
des Ölkanalteils 216 verbunden. Ein Durchflußmesser
246 überwacht den Schmiermittelstrom durch den Wärmetauscher
244.
Der Primärkreislauf des Wärmetauschers 244, der als
Platten-Wärmetauscher ausgebildet ist, ist mit einem
Heizwasserkreislauf verbunden.
Der Heizwasserauslaß des Wärmetauschers 244 ist mit
dem Einlaß einer Umwälzpumpe 248 verbunden, die über
einen Durchflußmesser 250 mit dem Einlaß eines Durchlauferhitzers
252 verbunden ist.
In die Verbindungsleitung zwischen dem Auslaß des Durchlauferhitzers
252 und dem Heizwassereinlaß des Wärmetauschers
244 ist ein Temperaturfühler 254 eingefügt. An
diese Verbindungsleitung ist ferner ein Entlüfter 256,
ein Überdruckventil 258 und ein Ausdehnungsgefäß 260
angeschlossen.
Die unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 5 erläuterte
Vorrichtung kann ähnlich gesteuert werden, wie für die
Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2 oben stehend beschrieben.
Die Temperatur des dem Ölkanalteil 216 zugeführten Schmiermittels
kann durch entsprechende elektrische Steuerung
des Durchlauferhitzers 252 vorgegeben werden, um eine
Grobeinstellung der Schmiermittelabgae durch die verschiedenen
Einspritzdüsen 230 zu steuern.
Eine weitere Möglichkeit der Bestimmung der abgegebenen
Schmiermittelmenge ist der Regeldruck des Druckregelventils
214. Von dieser Möglichkeit kann man beim betrachteten
Ausführungsbeispiel durch manuelles Einstellen
des Druckes des Druckregelventiles 214 Gebrauch machen,
man kann aber auch wieder den Regeldruck elektrisch
einstellen, wie vorstehend beschrieben. Schließlich
kann wieder die abgegebene Schmiermittelmenge über das
Verhältnis zwischen Offenzeit und Schließzeit der Einspritzdüsen
230 bestimmt werden. Die Form der von den
Sprühköpfen 222 abgegebenen Nebelströme läßt sich über
das Druckregelventil 238 bestimmen.
Im einzelnen kann eine in der Zeichnung nicht dargestellte
Steuereinheit für die in den Figuren 3 bis 5
gezeigte Sprühvorrichtung ähnlich arbeiten wie die oben
unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebene Steuerung.