EP1245292A1 - Rotationszerstäuber und Verfahren zur Steuerung seiner Antriebsturbine - Google Patents

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EP1245292A1
EP1245292A1 EP02006826A EP02006826A EP1245292A1 EP 1245292 A1 EP1245292 A1 EP 1245292A1 EP 02006826 A EP02006826 A EP 02006826A EP 02006826 A EP02006826 A EP 02006826A EP 1245292 A1 EP1245292 A1 EP 1245292A1
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turbine
atomizer
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drive
drive medium
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces
    • B05B3/1085—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces with means for detecting or controlling the rotational speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0415—Driving means; Parts thereof, e.g. turbine, shaft, bearings

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the drive turbine a rotary atomizer and one for Implementation of the process according to suitable rotary atomizers the preamble of the independent claims.
  • an electrostatic atomizer for the serial coating of workpieces such as vehicle bodies.
  • the object of the invention is a method or a rotary atomizer, the increased energy requirement for the drive turbine can provide without unnecessary energy consumption.
  • the invention has the advantage that with a given atomizer depending on need and operating conditions both low as well as very high amounts of paint, each with optimal drive energy or performance can be atomized. Switching on the additional amount of air can be due in particular to high paint requirements and / or the acceleration phase from standstill high speeds are limited. Another through the invention created possibility is the drive energy for example when changing the atomizer to another Paint or when replacing the bell plate for one e.g. larger and / or heavier embodiment on each switch best size. In addition, by switching the respective speed control behavior also improved.
  • Brake air can be used during normal operation the drive air to establish a stable equilibrium counteracts. It becomes the turbine to this Purpose via a separate one leading into the atomizer Brake air hose supplied and does not need to be regulated.
  • the brake air is expediently the drive input of the turbine via one inside the atomizer from the brake air line branching channel supplied. Since the brake air line anyway is required, can be in this embodiment on a additional air hose leading from the outside into the atomizer for the additional energy to be dispensed with Space may be undesirable.
  • the rotary atomizer shown schematically in Fig. 1 contains a storage unit 1 with a bell plate 2 above an air turbine driving, for example, an air-bearing shaft 3 with the turbine wheel 4.
  • the bearing unit 1 is located in turn in the atomizer housing 5.
  • the turbine wheel 4 is transferred from an external speed controller DR to the Atomizer leading hose 7 and one as an internal basic supply line serving feed channel 8 of the atomizer drive air A fed. From another speed controller output receives the turbine wheel 4 via a valve VB and a separate line LB brake air B.
  • the basic supply line 8 can also consist of several in parallel at different There are channels opening into the turbine wheel. So on So far, it has been described as conventional act electrostatic rotary atomizer.
  • the mode of operation of the speed controller for example one opto-electronically recorded actual value of the turbine speed compares with a target value and in the event of deviations Actuating and venting valves of an actuator and can also control a brake valve is known per se.
  • the invention contains through the hose 7 and the channel 8 formed air supply path of the turbine e.g. pneumatic or electrically controlled valve arrangement 10 which locks off a separate duct 11 for connecting air, which also drives the turbine wheel 4 on this empties.
  • the turbine e.g. pneumatic or electrically controlled valve arrangement 10 which locks off a separate duct 11 for connecting air, which also drives the turbine wheel 4 on this empties.
  • Several additional channels 11 with several can also be used Nozzles can be provided on the turbine wheel.
  • valve arrangement 10 instead of a simple open / close function, the valve arrangement 10 also the way into channel 11 (or the ways into both channels 8 and 11) for the respective operating and control conditions throttle best values. This throttling can can be automatically set and changed.
  • Fig. 2 shows a modified embodiment in which the release and shut-off valve arrangement for the additional Air volume is outside the storage unit in the atomizer housing 5 or outside of the atomizer as at 10 ' or 10 "is shown.
  • Fig. 3 shows a further embodiment, which differs from those according to Fig. 1 and Fig. 2 differs in that the separate Channel 11 'for the additional air not from channel 8 of the Primary supply line branches off, but from a separate Output on the speed control unit DR '.
  • the control to regulate the air volume is in the speed control element integrated, and the supply to the turbine takes place via two completely separate air intakes, corresponding of the respective load can be controlled.
  • FIG. 4 Invention can with respect to the speed controller DR, the air hose 47, the valve arrangement 40, the channels 48 and 41, the brake line LB and the turbine 44, the elements DR 7, 10, 8, 11, LB and 4 of the embodiment described with reference to FIG. 1 correspond.
  • branching from the valve assembly 10 in FIG. 1 Channel 11 branches here from the brake line LB via one e.g. pneumatically or electrically controlled valve arrangement 43 a channel 42 from which the turbine 44 exhausts the air the brake air hose forming the line LB as an additional one Drive medium feeds.
  • the turbine with the brake air at the start of operation accelerate to a nominal speed and then only in the usual way the brake input of the turbine supply.
  • another drive or Brake medium can be used.

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  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Bei erhöhtem Bedarf an Antriebsenergie wird der Grundversorgungsleitung der Luftturbine (4) eines Rotationszerstäubers über einen zuschaltbaren gesonderten Kanal (11) Zusatzluft mit höherem Druck zugeführt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Antriebsturbine eines Rotationszerstäubers sowie einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Rotationszerstäuber gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. insbesondere handelt es sich um einen elektrostatischen Zerstäuber für die Serienbeschichtung von Werkstücken wie Fahrzeugkarossen.
Bekannte elektrostatische Rotationszerstäuber (DE 4 306 800 A) haben u.a. wegen der Hochspannungsumgebung eine mit Luft angetriebene Turbine, deren Drehzahl von einem Regler unabhängig von unterschiedlichen Lackausflußmengen konstant gehalten wird. Die Antriebsluft wird über einen Schlauch zum Zerstäuber gebracht und über Zuführkanäle und ein oder mehrere Einströmdüsen zum Turbinenrad geleitet. Um die Turbine nach Beendigung des Beschichtungsbetriebes zum Stillstand zu bringen, wird ihr nach Abschalten der Antriebsluft über einen gesonderten Kanal Bremsluft zugeführt.
Bei derartigen Zerstäubern werden zunehmend erhöhte Anforderungen an das Zerstäubungsorgan gestellt, namentlich auch bei Lackierrobotern. Zum schnellen Aufbringen gleichmäßiger Schichtdicken können höhere Lackaufbringmengen über größere Glockenteller notwendig werden. Hierbei besteht aber das Problem, daß die dazu notwendige Zerstäubungsenergie in Form von Menge bzw. Druck der Antriebsluft von den derzeit üblichen Luftversorgungskreisen nicht mehr zur Verfügung gestellt werden kann. Andererseits ist aber eine erhöhte Energiezufuhr nicht immer notwendig, sondern beispielsweise nur bei großen Farbmengen und/oder bei der Beschleunigung der Turbine bis zur Erreichung der Nenndrehzahl. Würde man also zur Bereitstellung der fallweise benötigten größeren Luftmenge einfach den Luftversorgungskanal an der Turbine mit entsprechend großem Durchmesser bemessen, hätte das zur Folge, daß selbst bei geringen Farbmengen unverhältnismäßig viel Luft zugeführt und verbraucht würde. Auch würden sich dann regelungstechnisch Drehzahlschwankungen schlechter ausgleichen lassen, da hierzu nur geringe Druckdifferenzen notwendig sind.
Aufgabe der Erfindung sind ein Verfahren bzw. ein Rotationszerstäuber, die erhöhten Energiebedarf für die Antriebsturbine ohne unnötigen Energieverbrauch zur Verfügung stellen können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß mit einem gegebenen Zerstäuber je nach Bedarf und Betriebsbedingungen sowohl geringe als auch sehr hohe Lackmengen mit jeweils optimaler Antriebsenergie oder -leistung zerstäubt werden können. Das Zuschalten der zusätzlichen Luftmenge kann insbesondere auf hohen Lackmengenbedarf und/oder die Beschleunigungsphase vom Stand auf hohe Drehzahlen beschränkt werden. Eine andere durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit besteht darin, die Antriebsenergie beispielsweise bei Umstellung des Zerstäubers auf anderen Lack oder bei Auswechseln des Glockentellers gegen eine z.B. größere und/oder schwerere Ausführungsform auf die jeweils beste Größe umzuschalten. Außerdem wird durch das Umschalten auch das jeweilige Drehzahlregelverhalten verbessert.
Wenn in Weiterbildung der Erfindung noch weitere zuschaltbare Luftkanäle vorgesehen sind, besteht auch die Möglichkeit einer Umschaltung des Zerstäubers zwischen mehr als nur zwei Antriebsenergiestufen. Ferner ist es möglich, statt nur einzelner Zuschaltstufen mehr oder weniger Zusatzluft in einem stetig verstellbaren Maße zuzuschalten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann auch insbesondere bei der Beschleunigung der Turbine bis zum Erreichen ihrer Nenndrehzahl als zusätzliches Antriebsmedium die Bremsluft genutzt werden, die während des normalen Betriebes der Antriebsluft zur Herstellung eines stabilen Gleichgewichtszustands entgegenwirkt. Sie wird der Turbine zu diesem Zweck über einen in den Zerstäuber führenden gesonderten Bremsluftschlauch zugeführt und muss nicht geregelt werden. Zweckmäßig wird die Bremsluft dem Antriebseingang der Turbine über einen innerhalb des Zerstäubers aus der Bremsluftleitung abzweigenden Kanal zugeführt. Da die Bremsluftleitung ohnehin erforderlich ist, kann bei dieser Ausführungsform auf einen von außen in den Zerstäuber führenden zusätzlichen Luftschlauch für die Zusatzenergie verzichtet werden, der aus Platzgründen unerwünscht sein kann.
An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
einen elektrostatischen Rotationszerstäuber mit einer Luftturbine in schematischer Darstellung;
Fig. 2 und Fig. 3
abgewandelte Ausführungsformen des Rotationszerstäubers gemäß Fig. 1; und
Fig. 4
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Rotationszerstäuber enthält eine Lagereinheit 1 mit einer dem Glockenteller 2 über eine beispielsweise luftgelagerte Welle 3 antreibenden Luftturbine mit dem Turbinenrad 4. Die Lagereinheit 1 befindet sich ihrerseits in dem Zerstäubergehäuse 5. Dem Turbinenrad 4 wird von einem externen Drehzahlregler DR über einen in den Zerstäuber führenden Schlauch 7 und einen als interne Grundversorgungsleitung dienenden Zuführkanal 8 des Zerstäubers Antriebsluft A zugeführt. Von einem anderen Ausgang des Drehzahlreglers erhält das Turbinenrad 4 über ein Ventil VB und eine gesonderte Leitung LB Bremsluft B. Die Grundversorgungsleitung 8 kann auch aus mehreren parallel an verschiedenen Stellen des Turbinenrads mündenden Kanälen bestehen. Soweit er bisher beschrieben wurde, kann es sich um einen an sich konventionellen elektrostatischen Rotationszerstäuber handeln. Auch die Betriebsweise des Drehzahlreglers, der einen beispielsweise opto-elektronisch erfaßten Istwert der Turbinendrehzahl mit einem Sollwert vergleicht und bei Abweichungen Be- und Entlüftungsventile eines Stellgliedes ansteuert und auch ein Bremsventil ansteuern kann, ist an sich bekannt.
Erfindungsgemäß enthält die durch den Schlauch 7 und den Kanal 8 gebildete Luftversorgungsstrecke der Turbine eine z.B. pneumatisch oder elektrisch angesteuerte Ventilanordnung 10, an der absperrbar ein gesonderter Kanal 11 für Zuschaltluft abzweigt, der ebenfalls zum Antrieb des Turbinenrads 4 an diesem mündet. Es können auch mehrere Zusatzkanäle 11 mit mehreren Düsen am Turbinenrad vorgesehen sein.
Im Betrieb ist bei geringem Antriebsenergiebedarf die in den gesonderten Kanal 11 führende Abzweigung der Ventilanordnung 10 geschlossen, so daß die Turbine in der schon bisher üblichen Weise nur über den Kanal 8 angetrieben wird.
Erhöht sich beispielsweise wegen erhöhter Lackausbringung oder bei Verwendung eines größeren Glockentellers 2 usw. der Antriebsenergiebedarf über einen für die normale Luftversorgung durch den Kanal 8 geltenden Grenzwert hinaus, so wird die in den Kanal 11 führende Abzweigung der Ventilanordnung 10 geöffnet, so daß durch den zugeschalteten Kanal 11 die Turbine mit einer größeren Luftmenge mit höherem Druck, also mit der benötigten Zusatzenergie versorgt wird. Der von außen in den Zerstäuber führende Luftschlauch 7 hat einen so groß bemessenen Querschnitt, daß die gesamte benötigte Luft zur Verfügung gestellt werden kann. Im Gegensatz hierzu genügt für den Kanal 8 ein relativ geringer Durchmesser, was den eingangs erläuterten Nachteil vermeidet. Bei kleiner werdendem Energiebedarf oder wenn beim Hochfahren des Zerstäubers mit erhöhter Luftleistung die Nenndrehzahl erreicht wird, wird der Weg in den Kanal 11 wieder geschlossen, so daß der Luftverbrauch auf die für das nun notwendige Drehmoment erforderliche Menge zurückgeht.
Statt einer einfachen Auf/Zu-Funktion kann die Ventilanordnung 10 auch den Weg in den Kanal 11 (oder die Wege in beide Kanäle 8 und 11) auf für die jeweiligen Betriebs- und Regelungsbedingungen günstigsten Werte drosseln. Diese Drosselung kann ggf. automatisch eingestellt und verändert werden.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 kann die Sperrventilanordnung 10 in das Gehäuse der Lagereinheit 1 eingebaut sein. Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der sich die Freigabe- und Absperrventilanordnung für die zusätzliche Luftmenge sich außerhalb der Lagereinheit im Zerstäubergehäuse 5 oder außerhalb des Zerstäubers befinden kann, wie bei 10' bzw. 10" dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, die sich von denen nach Fig. 1 und Fig. 2 dadurch unterscheidet, daß der gesonderte Kanal 11' für die Zusatzluft nicht von dem Kanal 8 der Grundversorgungsleitung abzweigt, sondern von einem gesonderten Ausgang an der Drehzahlregeleinheit DR'. Die Ansteuerung zur Regulierung der Luftmenge ist also im Drehzahlregelorgan integriert, und die Versorgung bis zur Turbine erfolgt über zwei vollständig getrennte Luftzuführungen, die entsprechend der jeweiligen Last angesteuert werden.
Das in Figur 4 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel der Erfindung kann hinsichtlich des Drehzahlreglers DR, des Luftschlauchs 47, der Ventilanordnung 40, der Kanäle 48 und 41, der Bremsleitung LB und der Turbine 44 den Elementen DR 7, 10, 8, 11, LB und 4 des anhand von Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiels entsprechen. Zusätzlich (oder in anderen Fällen anstelle des aus der Ventilanordnung 10 in Fig. 1 abzweigenden Kanals 11) zweigt hier aber aus der Bremsleitung LB über eine z.B. pneumatisch oder elektrisch gesteuerte Ventilanordnung 43 ein Kanal 42 ab, der bei Bedarf der Turbine 44 die Luft aus dem die Leitung LB bildenden Bremsluftschlauch als zusätzliches Antriebsmedium zuführt. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, bei Betriebsbeginn zunächst die Turbine mit der Bremsluft bis zum Erreichen einer Nenndrehzahl zu beschleunigen und sie erst dann in üblicher Weise dem Bremseingang der Turbine zuzuführen. Statt Luft kann auch ein anderes Antriebs- bzw. Bremsmedium verwendet werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Steuerung der Antriebsturbine eines Rotationszerstäubers für die Serienbeschichtung von Werkstücken,
       wobei das Turbinenantriebsmedium (A) dem Turbinenrad (4) von einer durch den Zerstäuber führenden Versorgungsleitung (7, 8) mit bedarfsabhängig gesteuerten oder geregelten Druck- oder Mengengrößen zugeführt wird,
       dadurch gekennzeichnet, daß dem Turbinenrad (4) bei einem erhöhten Bedarf an Antriebsenergie zusätzliches Antriebsmedium durch Zuschalten mindestens eines gesonderten Kanals (11) zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Antriebsmedium aus einer insbesondere von einem Drehzahlregler (DR) zu der Turbine führenden Leitung (7) abgezweigt und die Abzweigung (10) bei geringerem Energiebedarf gesperrt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Antriebsmedium innerhalb des Zerstäubers aus der in den Zerstäuber führenden Leitung (7) abgezweigt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Antriebsmedium außerhalb des Zerstäubers aus der in den Zerstäuber führenden Leitung (7) abgezweigt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Antriebsmedium der Turbine von einem zweiten Ausgang einer Regeleinheit (DR') geliefert wird, die an ihrem ersten Ausgang die Grundversorgungsleitung (7, 8) speist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Antriebsmedium unabhängig von dem durch die Grundversorgungsleitung (7, 8) fließenden Medium (A) geregelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigung (10) pneumatisch oder elektrisch mit einem Ventil gesteuert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 zur Steuerung einer Antriebsturbine, der über eine in den Zerstäuber führende Bremsleitung (LB) ein dem Antriebsmedium entgegenwirkendes Bremsmedium zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem Turbinenrad (4) bei erhöhtem Bedarf an Antriebsenergie durch Zuschalten eines aus der Bremsleitung (LB) abzweigenden Kanals Bremsmedium als zusätzliches Antriebsmedium zugeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmedium die Turbine bis zum Erreichen einer Nenndrehzahl beschleunigt, bevor es dem Bremseingang der Turbine zugeführt wird.
  10. Rotationszerstäuber zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
       mit einer Antriebsturbine, der das Antriebsmedium (A) über eine durch den Zerstäuber führende Versorgungsleitung (7, 8) zugeführt wird,
       dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber einen ebenfalls zu der Turbine führenden gesonderten Kanal (11) für zusätzliches Antriebsmedium hat, der über ein gesteuertes Absperrorgan (10, 10', DR') zuschaltbar ist.
  11. Rotationszerstäuber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (10) ein in dem Zerstäuber befindliches pneumatisch oder elektrisch gesteuertes Ventil enthält.
  12. Beschichtungsanlage mit einem Zerstäuber nach Anspruch 10 oder 11 und mit einer Drehzahlregeleinheit, aus der der Antriebsturbine das Antriebsmedium über die Versorgungsleitung (7, 8) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch der gesonderte Kanal (11') für zusätzliches Antriebsmedium von der Drehzahlregeleinheit (DR) zu der Turbine führt.
  13. Beschichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mediumzuführungen (8, 11') unabhängig voneinander lastabhängig steuerbar oder regelbar sind.
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