EP4058206A1 - Zerstäuber und zugehöriges betriebsverfahren - Google Patents

Zerstäuber und zugehöriges betriebsverfahren

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Publication number
EP4058206A1
EP4058206A1 EP20804503.9A EP20804503A EP4058206A1 EP 4058206 A1 EP4058206 A1 EP 4058206A1 EP 20804503 A EP20804503 A EP 20804503A EP 4058206 A1 EP4058206 A1 EP 4058206A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
paint
return
line
atomizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20804503.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Seiz
Sascha Hermann
Eduard FRÜHSORGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP4058206A1 publication Critical patent/EP4058206A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B05B14/00—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4314—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles
    • B01F25/43141—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles composed of consecutive sections of helical formed elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3033—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head
    • B05B1/304—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve
    • B05B1/3046—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve the valve element, e.g. a needle, co-operating with a valve seat located downstream of the valve element and its actuating means, generally in the proximity of the outlet orifice
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
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    • B05B7/0408—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing two or more liquids
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    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3093—Recirculation valves, i.e. the valve element opens a passage to the nozzle and simultaneously closes at least partially a return passage the feeding means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B05B3/1007—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 characterised by the rotating member
    • B05B3/1014—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 characterised by the rotating member with a spraying edge, e.g. like a cup or a bell

Definitions

  • the invention relates to an atomizer (e.g. rotary atomizer) for applying a multi-component paint and an associated operating method.
  • an atomizer e.g. rotary atomizer
  • rotary atomizers are usually used as application devices, which in one design can also apply a multi-component paint that is mixed together in the rotary atomizer from a base paint and a hardener.
  • a painting system is known, for example, from DE 102015010158 A1.
  • the problem here is the collection of paint residues that occur, for example, when changing colors.
  • wet washes One possibility for this is the use of so-called wet washes.
  • the multi-component reactive paint material brought into the wet wash is filtered out of water using suitable chemicals (e.g. flocculation, floatulation), whereby the filter residue then has to be disposed of as hazardous waste, which is extremely time-consuming.
  • suitable chemicals e.g. flocculation, floatulation
  • VOC Volatile Organic Compounds
  • the rotary atomizer is arranged, for example, over a rinsed collecting funnel or a collecting container, whereupon the residue of the multicomponent paint from the rotary atomizer can be rinsed out into the collecting funnel or collecting container.
  • the rotary atomizer can first be moved into a collecting funnel or collecting container in order to rinse out paint residues of the multicomponent paint. The rotary atomizer can then be moved into a cleaning device in order to clean the outer surfaces of the rotary atomizer.
  • DE 10 2009 020064 A1 discloses a painting system for painting one-component paint, a return valve actuated by its own medium enabling the return of color foam when there is a color change.
  • the invention is therefore based on the object of creating a correspondingly improved atomizer and a corresponding operating method.
  • the invention encompasses the general technical teaching of flushing paint residues of the multicomponent paint not in the direction of the application element (eg bell cup) from the rotary atomizer, but into a separate return.
  • This offers the advantage that two process steps can take place simultaneously with a color change, namely on the one hand rinsing out residues of the multicomponent paint from the atomizer and on the other hand cleaning the outside of the atomizer.
  • This enables the cycle time of the painting system to be shortened, ie the working speed is increased.
  • the nebulizer according to the invention has various correspondence with the known nebulizers, as they are known per se from the prior art.
  • the atomizer according to the invention also has a base paint connection for supplying a base paint and a hardener connection for supplying a hardener.
  • a mixer in the atomizer according to the invention for mixing the base paint with the hardener to form the multi-component paint.
  • a mixer is usually designed as a static mixer (e.g. lattice mixer, helical mixer).
  • a hardener line runs in the atomizer from the hardener connection to the mixer.
  • a master paint line runs in the atomizer from the master paint connection to the mixer.
  • the atomizer contains a main valve known per se for controlling the paint dispensing, the main valve being arranged downstream behind the mixer and controlling the flow of the multicomponent paint to an application element (e.g. bell plate).
  • an application element e.g. bell plate
  • the atomizer according to the invention thus takes up hardener and base paint on the inlet side, mixes these paint components in the mixer to form a multi-component paint and then applies the multi-component paint to the component to be coated via the application element (e.g. bell plate).
  • the application element e.g. bell plate
  • the atomizer according to the invention is now characterized by a first return connection in order to return the multicomponent paint from the atomizer to a return, which takes place, for example, when a paint is changed, as will be described in detail below.
  • a first return line runs in the atomizer and branches off in the atomizer between the mixer and the main valve and opens into the first return connection.
  • the main valve is then usually closed so that no more multi-component paint is dispensed via the application element.
  • the residues of the multicomponent paint still in the atomizer can then be passed via the first return line into the first return connection, which is usually connected to a return.
  • the atomizer also has several main needle valves and several 2K May have returns.
  • the atomizer according to the invention is preferably a rotary atomizer which has a bell plate as an application element, as is well known per se from the prior art.
  • the invention can also be implemented with other types of atomizers, such as, for example, air atomizers.
  • a downstream controllable first return valve and an upstream controllable second return valve which can preferably be controlled independently of each other. This offers the possibility of flushing medium being enclosed between the two return valves in the first return line in order to prevent a reaction between different mixed paint systems or to reduce it to a tolerable level.
  • the nebulizer according to the invention preferably has a first flushing connection in order to supply thinner (flushing agent) and / or pulsed air.
  • a first flushing line runs in the atomizer, which starts from the first flushing connection and opens downstream into the first return line behind the downstream first return valve.
  • the return line provided according to the invention can therefore be flushed via this first flushing connection and the first flushing line proceeding therefrom.
  • a first flushing valve is preferably arranged in the first flushing line in order to control the inflow of the diluent or the pulsed air from the first flushing connection into the first return line.
  • the atomizer according to the invention preferably has at least one controllable hardener valve which is arranged in the hardener line and controls the flow of hardener.
  • at least one controllable base paint valve is preferably provided, which is arranged in the base paint line and controls the inflow of the base paint.
  • the atomizer according to the invention preferably has a second return connection in order to return the base paint separately from the hardener before it is mixed with the hardener.
  • a second return line runs in the atomizer, which branches off from the base paint line upstream in front of the base paint valve and into the second return connection flows out.
  • a controllable third return valve is preferably arranged, which controls the return flow of the base paint through the second return connection.
  • the atomizer according to the invention preferably has a second flushing line which originates from a second flushing connection or from the first flushing connection and opens downstream into the main paint line downstream of the base paint valve.
  • a second flushing valve is preferably provided, which is arranged in the second flushing line and controls the flow of flushing agent into the main paint line.
  • a third flushing line is preferably provided, which emanates from a third flushing connection or from the first flushing connection or the second flushing connection and opens into the hardener line downstream behind the hardener valve.
  • a third flushing valve is preferably arranged, which controls the flow of flushing agent into the hardener line.
  • the hardener line and the base paint line can preferably be flushed independently of one another, the flushing agent supply being controlled in each case by a flushing valve.
  • the nebulizer according to the invention can have a short flush line which leads downstream behind the main valve to the application element and from the first flush connection or from the second flush connection or from a third flush connection or from a further fourth flush connection goes out.
  • this short-rinse line is preferably a controllable short-rinse valve that controls the flow of detergent through the short-rinse line.
  • the atomizer according to the invention preferably contains a paint tube that contains the mixer and the upstream second return valve.
  • the paint tube preferably also contains the main valve, which can be designed as a main needle valve and has a displaceable valve needle.
  • the valve needle of the main needle valve is designed as a static mixer (eg lattice mixer, spiral mixer), ie the valve needle fulfills two functions here. For one, it serves the valve needle as a valve element to control the material flow. On the other hand, the valve needle also forms the static mixer.
  • the upstream second return valve is designed as a diaphragm needle valve.
  • the diaphragm needle valve has a valve seat and a displaceable valve needle which, depending on its position, releases or blocks the valve seat.
  • a diaphragm needle valve is characterized by a valve diaphragm which surrounds the valve needle in a ring shape and serves to drive the valve needle and / or for sealing.
  • Such diaphragm needle valves are known, for example, from WO 2009/019036 A1, so that the content of this patent application of the present description with regard to the structural design and the functioning of a diaphragm needle valve is to be fully attributed.
  • the valve seat of the second return valve can consist of steel, while the Ventilna del of the second return valve can pass through a sealing washer made of plastic and can be made of titanium, for example. Furthermore, the mixer can open out on the outlet side into a distributor, which forwards the mixed multi-component paint and consists at least partially of metal.
  • the main valve, the first return valve, the second return valve, the hardener valve and / or the master paint valve are also designed as membrane needle valves of this type.
  • the invention not only claims protection for the above generally described atomizer according to the invention. Rather, the invention also claims protection for a corresponding operating method for such an atomizer, in which the base paint and hardener are supplied and mixed in the atomizer to form the multi-component paint, and then finally applied, for example via a rotating bell plate.
  • the operating method according to the invention is characterized in that the multicomponent paint is fed back through the first return line when a color change occurs, which is between the Mixer and the main valve branches off.
  • the residues of the multi-component paint are not released via the application element.
  • the main valve (e.g. main needle valve) of the atomizer e.g. rotary atomizer
  • the main valve (e.g. main needle valve) of the atomizer is preferably closed during the return of the multi-component paint.
  • the following steps are preferably carried out to rinse the atomizer during a color change:
  • the first flushing valve is then preferably closed and flushing agent is introduced into the first return line.
  • flushing agent is introduced into the first return line.
  • solvent and pulsed air are alternately supplied in order to achieve a good cleaning effect.
  • solvent is then preferably added in order to partially fill the first return line with the flushing agent.
  • the design of the nebulizer according to the invention enables the following steps to be carried out simultaneously or at least overlapping in time:
  • Color change in the atomizer in particular with rinsing the atomizer into the first return line and pressing the atomizer with the new master paint and the new hardener.
  • the invention offers various advantages which can be summarized as follows.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a rotary atomizer according to the invention on an arm of a painting robot
  • FIG. 2A shows a cross-sectional view through a flake needle valve according to the invention with an integrated return
  • FIG. 2B shows the flake needle valve from FIG. 2A with the return duct open
  • 3A and 3B show a flow chart to illustrate the operating method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a rotary atomizer 1 according to the invention, which is mounted on a robot arm 2 of a conventional painting robot with serial robot kinematics.
  • the robot arm 2 is the distal robot arm of the painting robot, which is also referred to as "arm 2" in accordance with the customary technical terminology.
  • the rotary atomizer 1 is used to apply a multi-component paint over a rotating bell cup 3, as is known per se from the prior art.
  • the rotary atomizer 1 To supply a base paint, the rotary atomizer 1 has a base paint connection 4, the base paint connection 4 of the rotary atomizer 1 being supplied with the desired base paint by a color changer 5 in the robot arm 2.
  • a metering pump 6 is arranged here at, which pumps the master paint with the desired paint flow.
  • the metering pump 6 can be bypassed by a bypass valve Byl connected in parallel.
  • the rotary atomizer 1 has a hardener connection 7 in order to supply hardener.
  • the hardener is supplied by a valve unit 8 with a hardener valve Hl and a thinner valve VH via a metering pump 9.
  • a base paint line 10 emanates from the base paint connection 4, which opens via a base paint valve SL1 into a static mixer 11, which in the preferred embodiment is designed as a helical mixer, as in FIGS. 2A and 2B is shown.
  • the hardener line 12 also opens into the mixer 11, so that the mixer 11 mixes the base paint with the hardener.
  • a main needle valve HN1 Downstream behind the mixer 11 there is a main needle valve HN1 which controls the flow of the multicomponent paint from the mixer 11 to the bell cup 3, the structure and mode of operation of the main needle valve HN1 being shown in FIGS. 2A and 2B and being described separately.
  • the rotary atomizer 1 has a return connection 13 in order to be able to return the base paint to a return (not shown).
  • a return line 14 runs in the rotary atomizer 1, which branches off from the base paint line 10 between the base paint connection 4 and the base paint valve SL1 and opens into the return connection 13.
  • this return line 14 is a return valve RF1 / SL1, which controls the flow in the remindtale tion.
  • the rotary atomizer also has a rinsing connection 15 for rinsing the base paint line 10.
  • a rinsing line 16 extends from the rinsing connection 15 and opens downstream behind the master paint valve SL1 into the master paint line 10.
  • a rinsing valve V / PL is located in the rinsing line 16 for rinsing the base paint line 10.
  • valve unit 17 with a thinner valve V and a pulsed air valve PL, whereby the valve unit 17 can optionally supply thinner (rinsing agent) or pulsed air to the rinsing connection 15.
  • the rotary atomizer 1 also includes a rinsing connection 18 for rinsing the hardener line 12.
  • a rinsing line 19 emanates from the rinsing connection 18 and opens into the hardener line 12, with the rinsing line 19 a flush valve V / Hl is arranged.
  • the rotary atomizer 1 has short rinsing connections 20, 21 for short rinsing of the rotary atomizer 1, as is known per se from the prior art and therefore does not have to be described in more detail. It is only to be mentioned that the rotary atomizer 1 contains short-rinse valves KSL, KS for Kurzspü len.
  • the rotary atomizer 1 is now characterized by a return connection 22, which enables the multicomponent paint to be fed back into a return (not shown).
  • a return line 23 branches off in the rotary atomizer 1 between the mixer 11 and the main needle valve HN1 and opens into the return connection 22.
  • the return line 23 there are two return valves RF4, RF41 one behind the other, the upstream return valve RF4 also being shown in FIGS. 2A, 2B and being described separately.
  • the rotary atomizer 1 For flushing the return line 23, the rotary atomizer 1 has a further flushing connection 24, which can be supplied with thinner or pulsed air from the valve unit 17. From the flushing connection 24, a flushing line 25 extends in the rotary atomizer 1, which opens into the return line 23 via a flushing valve V2 / PL2 and enables flushing of the return light.
  • valves in the robot arm 2 and in the rotary atomizer 1 are partially designed as conventional needle valves without a separating membrane, which can be seen from the corresponding hatching, as indicated in the legend.
  • some of the valves are designed as needle valves with a separating membrane, as are known per se from WO 2009/019036 A1.
  • FIGS. 2A and 2B will now be described below, which illustrate the structure and function of the main needle valve HN1, the mixer 11 and the return valve RF4.
  • FIG. 2A shows a closed state of both the main needle valve HN1 and the return valve RF4.
  • the main needle valve HN1 is also closed while the return valve RF4 is open.
  • the drawings show a paint tube 26, which is the main needle valve HN1, the mixer 11 and the return valve RF4 accommodates, the paint tube 26 also leading to the bell cup 3, as is known per se from the prior art.
  • a needle seat 27 adjoins the paint tube 26, a sealing disk 28 made of POM (POM: polyoxymethylene) being arranged between the paint tube 26 and the needle seat 27.
  • POM polyoxymethylene
  • a distributor 29 is arranged, which also consists of POM and contains a paint line 30 which leads to the bell cup 3.
  • the paint tube 26, the sealing washer 28 and the needle seat 27 contain an axially continuous Boh tion 31 which opens into the paint line 30.
  • a valve needle 32 is displaceable in the direction of the double arrow, the Ven tilnadel 32 has two functions.
  • valve needle 32 is designed as a spiral mixer and thus forms the mixer 11 for mixing the base paint and the hardener.
  • valve needle 32 is used in a conventional manner as a valve element for controlling the paint flow into the paint line 30.
  • the valve needle 32 has a valve head 33 which either releases or closes a corresponding valve seat.
  • the return valve RF4 is arranged in a further axial bore 34 and has a valve needle 35 which is displaceable in the bore 34 in the direction of the double arrow.
  • the valve needle 35 of the return valve RF4 also has a valve head 36 which either closes a valve seat (as in FIG. 2A) or releases (as in FIG. 2B).
  • FIGS. 2A and 2B show a line section of the return line 23, which is optionally released or blocked by the return valve RF4.
  • FIGS. 3A and 3B The following describes the flowchart in FIGS. 3A and 3B, which explains the operating method according to the invention.
  • a first step S1 an initial situation is initially shown.
  • the main channel is filled with flushing medium, while the scrubstockedlei device 23 between the return valves RF4, RF41 is filled with flushing agent.
  • the return valves RF4, RF41, RF1 / SL1 are closed.
  • the main needle valve HN1, the main paint valve SL1 and the hardener valve Hl as well as the flushing valves V / PL, V / Hl and V2 / PL2 are also closed.
  • Step S2 now shows the pressing of the rotary atomizer 1 with a new paint.
  • the main channel is filled with the new paint.
  • the return valves RF4, RF41 are open, while the return valve RF1 / SL1 and the main needle valve HN1 are closed.
  • the master paint valve SL1 and the hardener valve Hl are open, while the flushing valves V / PL, V / Hl and V2 / PL2 are closed.
  • the master paint valve SL1 and the hardener valve Hl are then first closed.
  • the return valve RF41 is closed.
  • the return valve RF4 is then closed. This sequence of closing the valves when pressing ensures that the paint medium / solvent mixture in the atomizer return is hermetically sealed. In addition, a reaction with air humidity can thus be prevented.
  • a step S3 painting with the new paint then takes place.
  • the return valves RF4, RF41, RF1 / SL1 are closed, while the main needle valve HN1, the master paint valve SL1 and the hardener valve Hl are open.
  • the flushing valves V / PL, V / Hl and V2 / PL2 are also closed during painting.
  • the main needle valve HN1, the hardener valve Hl and the master paint valve SL1 are then closed.
  • a next step S4 after the end of the painting process, the rotary atomizer 1 is rinsed.
  • the return valves RF4, RF41 are opened, while the return valve RF1 / SL1, the main needle valve HN1, the master paint valve SL1 and the hardener -Valve Hl are closed while the flushing valves V / PL and V / Hl are open.
  • step S5 the filling with rinsing agent then takes place, the main channel and the rinsing line 23 between the rinsing valves RF4 and RF41 being filled with rinsing agent.
  • the valve position of the various valves is indicated in step S5.
  • step S6 the return flow is flushed according to the invention, the return line 23 being able to be flushed during the painting process described above.
  • the main needle valve HN1, the master paint valve SL1, the hardener valve Hl are open to enable painting.
  • the flushing valves V / PL and V / Hl are closed, which also applies to the return valves RF4, RF41.
  • the flushing valve V2 / PL2, on the other hand, is open, the flushing valve V2 / PL2 being closed again at the end of the flushing process.
  • Valve head of the valve needle 34 Hole for recirculation valve RF4
  • V2 / PL2 flush valve for flushing the return line

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber (1) zur Applikation eines Mehrkomponentenlacks, mit einem Stammlack-Anschluss (4), einem Härter-Anschluss (7), einem Mischer (11), einer Härter-Leitung (12), die in dem Zerstäuber (1) von dem Härter-Anschluss (7) zu dem Mischer (11) führt, einer Stammlack-Leitung (10), die in dem Zerstäuber (1) von dem Stammlack-Anschluss (4) zu dem Mischer (11) führt, sowie mit einem Hauptventil (HN1) zur Steuerung der Lackabgabe, wobei das Hauptventil (HN1) stromabwärts hinter dem Mischer (11) angeordnet ist und den Strom des Mehrkomponentenlacks zu einem Applikationselement (3) steuert, insbesondere zu einem drehbaren Glockenteller (3). Der erfindungsgemäße Zerstäuber (1) zeichnet sich durch einen ersten Rückführ-Anschluss (22), um den Mehrkomponentenlack aus dem Zerstäuber (1) in eine Rückführung zurückzuführen. Hierzu weist der Zerstäuber (1) eine erste Rückführleitung (23) auf, die in dem Zerstäuber (1) zwischen dem Mischer (11) und dem Hauptventil (HN1) abzweigt und in den ersten Rückführ-Anschluss (22) mündet. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren.

Description

BESCHREIBUNG
Zerstäuber und zugehöriges Betriebsverfahren
Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber (z.B. Rotationszerstäuber) zur Applikation eines Mehrkom ponentenlacks und ein zugehöriges Betriebsverfahren.
In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden als Applikationsgeräte üblicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die in einer Bauweise auch einen Mehrkomponentenlack applizieren können, der in dem Rotationszerstäuber aus einem Stammlack und einem Härter zusammengemischt wird. Eine derartige Lackieranlage ist beispielsweise aus DE 102015010158 Al bekannt.
Problematisch hierbei ist das Auffangen von Lackresten, die beispielsweise bei einem Farbwechsel anfallen.
Eine Möglichkeit hierzu besteht in dem Einsatz von sogenannten Nassauswaschungen. Dabei wird das in die Nassauswaschung eingebrachte mehrkomponentige reaktive Lackmaterial mit geeigne ten Chemikalien (z.B. Flockulation, Floatulation) aufwändig aus Wasser herausgefiltert, wobei der Filterrückstand dann als Sondermüll entsorgt werden muss, was äußerst aufwändig ist.
Eine andere Möglichkeit besteht in dem Einsatz von sogenannten Trockenauswaschungen. Dabei darf das mehrkomponentige reaktive Lackmaterial nicht direkt in die Lackierkabine ausgebracht werden. Hierfür werden derzeit separate Installationen benötigt, wie beispielsweise mit Lösemittel gespülte Auffangtrichter oder Auffangbehälter mit Filtermatten, die einen hohen Wartungs- und Reinigungsaufwand benötigen.
Bei allen derzeit zur Verfügung stehenden Lösungen werden unter anderem flüchtige organische Bestandteile (VOC: Volatile Organic Compounds) in die Lackierkabine eingetragen. Diese organi schen Bestandteile müssen dann gegebenenfalls in einem weiteren Prozessschritt wieder aus der Abluft gereinigt werden. Bei einem Farbwechsel mit den damit verbundenen Spül- und Andrückprozessen wird der Rotati onszerstäuber beispielsweise über einem gespülten Auffangtrichter oder einem Auffangbehälter angeordnet, woraufhin dann der Lackrest des Mehrkomponentenlacks aus dem Rotationszerstäu ber in den Auffangtrichter bzw. Auffangbehälter ausgespült werden kann. Dies erfordert jedoch eine Bewegungsfahrt des Rotationszerstäubers zu dem Auffangbehälter bzw. Auffangtrichter, was mit einem zusätzlichen Zeitaufwand verbunden ist und zu einem hohen Taktzeitverlust führt, d.h. der Zeitaufwand für einen Lackwechsel verlängert die erforderliche Taktzeit der Lackieranlage.
Ein weiterer Nachteil dieses Ausspülens des Mehrkomponentenlacks in einen Auffangtrichter oder einen Auffangbehälter besteht darin, dass bei einem Lackwechsel keine parallele Reinigung der Au ßenflächen des Zerstäubers möglich ist. Dadurch müssen diese Prozessschritte nacheinander durchgeführt werden, was wiederum zusätzliche Zeit benötigt. Beispielsweise kann der Rotations zerstäuber zunächst in einen Auffangtrichter oder Auffangbehälter gefahren werden, um Lackreste des Mehrkomponentenlacks auszuspülen. Anschließend kann der Rotationszerstäuber dann in ein Reinigungsgerät gefahren werden, um die Außenflächen des Rotationszerstäubers zu reinigen.
Ferner offenbart DE 10 2009 020064 Al eine Lackieranlage zur Lackierung von Einkomponenten lack, wobei ein eigenmediumbetätigtes Rückführventil bei einem Farbwechsel die Rückführung von Farbschaum ermöglicht.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend verbesserten Zerstäuber und ein entsprechendes Betriebsverfahren zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Zerstäuber gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, Lackreste des Mehrkomponentenlacks nicht in Richtung des Applikationselements (z.B. Glockenteller) aus dem Rotationszerstäuber aus zuspülen, sondern in eine separate Rückführung. Dies bietet den Vorteil, dass bei einem Farbwech sel gleichzeitig zwei Prozessschritte stattfinden können, nämlich zum einen das Ausspülen von Res ten des Mehrkomponentenlacks aus dem Zerstäuber und zum anderen die Außenreinigung des Zerstäubers. Dadurch lässt sich die Taktzeit der Lackieranlage verkürzen, d.h. die Arbeitsgeschwin digkeit wird erhöht. Der erfindungsgemäße Zerstäuber weist vielfältige Übereinstimmung mit den bekannten Zerstäu bern auf, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind.
So verfügt auch der erfindungsgemäße Zerstäuber über einen Stammlack-Anschluss zur Zuführung eines Stammlacks und einen Härter-Anschluss zur Zuführung eines Härters.
Darüber hinaus befindet sich auch in dem erfindungsgemäßen Zerstäuber ein Mischer zum Mischen des Stammlacks mit dem Härter zu dem Mehrkomponentenlack. Ein derartiger Mischer ist üblicher weise als statischer Mischer (z.B. Gittermischer, Wendelmischer) ausgeführt.
In dem Zerstäuber verläuft hierbei eine Härter-Leitung von dem Härter-Anschluss zu dem Mischer. Weiterhin verläuft in dem Zerstäuber eine Stammlack-Leitung von dem Stammlack-Anschluss zu dem Mischer.
Weiterhin enthält der Zerstäuber ein an sich bekanntes Hauptventil zur Steuerung der Lackabgabe, wobei das Hauptventil stromabwärts hinter dem Mischer angeordnet ist und den Strom des Mehr komponentenlacks zu einem Applikationselement (z.B. Glockenteller) steuert.
Der erfindungsgemäße Zerstäuber nimmt also eingangsseitig Härter und Stammlack auf, mischt diese Lackkomponenten in dem Mischer zu einem Mehrkomponentenlack und gibt den Mehrkom ponentenlack dann über das Applikationselement (z.B. Glockenteller) auf das zu beschichtende Bauteil ab.
Der erfindungsgemäße Zerstäuber zeichnet sich nun durch einen ersten Rückführ-Anschluss aus, um den Mehrkomponentenlack aus dem Zerstäuber in eine Rückführung zurückzuführen, was bei spielsweise bei einem Lackwechsel erfolgt, wie noch detailliert beschrieben wird. In dem Zerstäuber verläuft eine erste Rückführleitung, die in dem Zerstäuber zwischen dem Mischer und dem Haupt ventil abzweigt und in den ersten Rückführ-Anschluss mündet. Bei einem Farbwechsel wird dann üblicherweise das Hauptventil geschlossen, damit kein Mehrkomponentenlack mehr über das Applikationselement ausgegeben wird. Die in dem Zerstäuber noch befindlichen Reste des Mehr komponentenlacks können dann über die erste Rückführleitung in den ersten Rückführ-Anschluss geleitet werden, der üblicherweise mit einer Rückführung verbunden wird.
Hierbei ist zu erwähnen, dass der Zerstäuber auch mehrere Hauptnadelventile und mehrere 2K- Rückführungen aufweisen kann.
Allgemein ist zu erwähnen, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Zerstäuber vorzugsweise um einen Rotationszerstäuber handelt, der als Applikationselement einen Glockenteller aufweist, wie es an sich aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch auch mit anderen Zerstäubertypen realisierbar, wie beispielsweise Luftzerstäubern.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung befinden sich in der ersten Rückführlei tung in dem Zerstäuber hintereinander ein stromabwärts gelegenes steuerbares erstes Rückführ- Ventil und ein stromaufwärts gelegenes steuerbares zweites Rückführ-Ventil, die vorzugsweise un abhängig voneinander angesteuert werden können. Dies bietet die Möglichkeit, dass zwischen den beiden Rückführ-Ventilen in der ersten Rückführ-Leitung Spülmedium eingeschlossen wird, um eine Reaktion zwischen verschiedenen gemischten Lacksystemen zu verhindern bzw. auf ein erträgliches Maß zu reduzieren.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Zerstäuber vorzugsweise einen ersten Spül-Anschluss auf, um Verdünner (Spülmittel) und/oder Pulsluft zuzuführen. In der Praxis werden abwechselnd Pulsluftstöße und Verdünner zugeführt, um eine möglichst gute Spülwirkung zu erzielen. In dem Zerstäuber verläuft eine erste Spülleitung, die von dem ersten Spül-Anschluss ausgeht und strom abwärts hinter dem stromabwärts gelegenen ersten Rückführventil in die erste Rückführ-Leitung mündet. Über diesen ersten Spül-Anschluss und die davon ausgehende erste Spül-Leitung kann also die erfindungsgemäß vorgesehene Rückführ-Leitung gespült werden. Hierzu ist vorzugsweise ein erstes Spül-Ventil in der ersten Spül-Leitung angeordnet, um den Zustrom des Verdünners bzw. der Pulsluft aus dem ersten Spül-Anschluss in die erste Rückführ-Leitung zu steuern.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Zerstäuber vorzugsweise mindestens ein steuerbares Härter-Ventil auf, das in der Härter-Leitung angeordnet ist und den Zustrom des Härters steuert. In gleicher Weise ist vorzugsweise mindestens ein steuerbares Stammlack-Ventil vorgesehen, das in der Stammlack-Leitung angeordnet ist und den Zustrom des Stammlacks steuert.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Zerstäuber vorzugsweise einen zweiten Rückführ-An- schluss auf, um den Stammlack vor der Vermischung mit dem Härter getrennt von dem Härter zu rückzuführen. In dem Zerstäuber läuft hierbei eine zweite Rückführ-Leitung, die stromaufwärts vor dem Stammlack-Ventil aus der Stammlack-Leitung abzweigt und in den zweiten Rückführ-Anschluss mündet. In dieser zweiten Rückführ-Leitung ist vorzugsweise ein steuerbares drittes Rückführ-Ven- til angeordnet, das den Rückstrom des Stammlacks durch den zweiten Rückführ-Anschluss steuert. Bei einer Rückführung von Stammlack wird also üblicherweise das Stammlack-Ventil geschlossen, während das dritte Rückführ-Ventil geöffnet ist, so dass der eingangsseitig zugeführte Stammlack in die zweite Rückführleitung zurückgeführt wird.
Weiterhin verfügt der erfindungsgemäße Zerstäuber vorzugsweise über eine zweite Spülleitung, die von einem zweiten Spül-Anschluss oder von dem ersten Spül-Anschluss ausgeht und stromab wärts hinter dem Stammlack-Ventil in die Stammlack-Leitung mündet. Hierbei ist vorzugsweise ein zweites Spülventil vorgesehen, das in der zweiten Spül-Leitung angeordnet ist und den Zustrom von Spülmittel in die Stammlack-Leitung steuert. Darüber hinaus ist vorzugsweise eine dritte Spüllei tung vorgesehen, die von einem dritten Spül-Anschluss oder von dem ersten Spül-Anschluss oder dem zweiten Spül-Anschluss ausgeht und stromabwärts hinter dem Härter-Ventil in die Härter-Lei- tung mündet. In dieser dritten Spül-Leitung ist vorzugsweise ein drittes Spülventil angeordnet, das den Zustrom von Spülmittel in die Härter-Leitung steuert.
Bei dem erfindungsgemäßen Zerstäuber sind also vorzugsweise die Härter-Leitung und die Stamm- lack-Leitung unabhängig voneinander spülbar, wobei die Spülmittelzufuhr jeweils durch ein Spül ventil gesteuert wird.
Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Zerstäuber eine Kurzspül-Leitung aufweisen, die stromabwärts hinter dem Hauptventil zu dem Applikationselement führt und von dem ersten Spül- Anschluss oder von dem zweiten Spül-Anschluss oder von einem dritten Spül-Anschluss oder von einem weiteren vierten Spül-Anschluss ausgeht. In dieser Kurzspül-Leitung befindet sich vorzugs weise ein steuerbares Kurzspül-Ventil, das den Strom des Spülmittels durch die Kurzspül-Leitung steuert.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der erfindungsgemäße Zerstäuber vorzugsweise ein Farbrohr ent hält, das den Mischer und das stromaufwärts gelegene zweite Rückführ-Ventil enthält. Hierbei ist zu erwähnen, dass das Farbrohr vorzugsweise auch das Hauptventil enthält, das als Hauptnadel ventil ausgebildet sein kann und eine verschiebbare Ventilnadel aufweist. Hierbei besteht die Mög lichkeit, dass die Ventilnadel des Hauptnadelventils als statischer Mischer (z.B. Gittermischer, Wen delmischer) ausgebildet ist, d.h. die Ventilnadel erfüllt hierbei zwei Funktionen. Zum einen dient die Ventilnadel als Ventilelement zur Steuerung des Materialflusses. Zum anderen bildet die Ven tilnadel hierbei auch den statischen Mischer.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das stromaufwärts gelegene zweite Rückführ-Ventil als Membrannadelventil ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Membrannadelventil einen Ventilsitz und eine verschiebbare Ventilnadel aufweist, die in Abhängigkeit von ihrer Stellung den Ventilsitz freigibt oder versperrt. Darüber hinaus zeichnet sich ein solches Membrannadelventil durch eine Ventilmembran aus, welche die Ventilnadel ringförmig umgibt und zum Antrieb der Ventilnadel und/oder zur Abdichtung dient. Derartige Membrannadelventile sind beispielsweise aus WO 2009/019036 Al bekannt, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Be schreibung hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus und der Funktionsweise eines Membrannadel ventils in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Der Ventilsitz des zweiten Rückführ-Ventils kann hierbei aus Stahl bestehen, während die Ventilna del des zweiten Rückführ-Ventils durch eine Dichtscheibe aus Kunststoff hindurchgehen kann und beispielsweise aus Titan bestehen kann. Weiterhin kann der Mischer ausgangsseitig in einen Ver teiler münden, der den zusammengemischten Mehrkomponentenlack weiterleitet und mindestens teilweise aus Metall besteht.
Es wurde vorstehend bereits erläutert, was im Rahmen der Erfindung mit einem Membrannadel ventil gemeint ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind auch das Hauptventil, das erste Rückführ-Ventil, das zweite Rückführ-Ventil, das Härter-Ventil und/oder das Stammlack-Ventil als derartige Membrannadelventile ausgebildet.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für den vorste hend allgemein beschriebenen erfindungsgemäßen Zerstäuber. Vielmehr beansprucht die Erfin dung auch Schutz für ein entsprechendes Betriebsverfahren für einen solchen Zerstäuber, bei dem Stammlack und Härter zugeführt und in dem Zerstäuber zu dem Mehrkomponentenlack gemischt werden, um dann schließlich appliziert zu werden, beispielsweise über einen rotierenden Glocken teller.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Mehrkomponenten lack bei einem Farbwechsel durch die erste Rückführleitung zurückgeführt wird, die zwischen dem Mischer und dem Hauptventil abzweigt. Im Gegensatz zu dem bekannten Rotationszerstäuber wer den die Reste des Mehrkomponentenlacks also nicht über das Applikationselement abgegeben.
Vorzugsweise ist das Hauptventil (z.B. Hauptnadelventil) des Zerstäubers (z.B. Rotationszerstäuber) während der Rückführung des Mehrkomponentenlacks geschlossen.
Bei einem Farbwechsel erfolgen dann zum Andrücken des Zerstäubers mit neuem Lack vorzugs weise folgende Schritte in dieser Reihenfolge:
Schließen des Hauptventils,
Öffnen des ersten Rückführ-Ventils und des zweiten Rückführ-Ventils,
Öffnen des Stammlack-Ventils zum Befüllen der Stammlack-Leitung mit dem Stammlack, Öffnen des Härter-Ventils zum Befüllen der Härter-Leitung mit dem Härter,
Rückführen des alten Mehrkomponentenlacks und eines Teils des verbliebenen Spülmittels und des neuen Mehrkomponentenlacks durch die erste Rückführ-Leitung in die erste Rück führung, und
Schließen des Stammlack-Ventils, des Härter-Ventils, des ersten Rückführ-Ventils und des zweiten Rückführ-Ventils in dieser Reihenfolge. Die Reihenfolge der Ventilschließung stellt hierbei sicher, dass das Lackmedium/Lösemittelgemisch in der ersten Rückführ-Leitung luft dicht verschlossen ist. Zusätzlich kann somit eine Reaktion mit Luftfeuchtigkeit verhindert werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens erfolgen vorzugsweise folgende Schritte zum Spülen des Zerstäubers bei einem Farbwechsel:
Öffnen des zweiten Spül-Ventils und Spülen der Stammlack-Leitung,
Öffnen des dritten Spül-Ventils und Spülen der Härter-Leitung,
Öffnen des ersten Rückführ-Ventils und des zweiten Rückführ-Ventils und Ausspülen des al ten Mehrkomponentenlacks und des Spülmittels durch die erste Rückführleitung,
Befüllen der Stammlack-Leitung und der Härter-Leitung und der ersten Rückführ-Leitung mit dem Spülmittel, und
Schließen des ersten Rückführ-Ventils und des zweiten Rückführ-Ventils, wenn die erste Rückführleitung mit dem Spülmittel gefüllt ist.
Zum Spülen der ersten Rückführ-Leitung während der Applikation des Mehrkomponentenlacks wird dann vorzugsweise das erste Spül-Ventil geschlossen und es wird Spülmittel in die erste Rück- führ-Leitung eingeleitet. Vorzugsweise werden hierbei abwechselnd Lösemittel und Pulsluft zuge führt, um eine gute Reinigungswirkung zu erreichen. Am Ende des Spülvorgangs wird dann vorzugs weise Lösemittel zugeführt, um die erste Rückführ-Leitung teilweise mit dem Spülmittel zu befüllen.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Zerstäubers ermöglicht es, dass folgende Schritte gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend durchgeführt werden können:
Außenreinigung des Zerstäubers, insbesondere durch Besprühen des Zerstäubers mit einem Lösemittel, und
Farbwechsel in dem Zerstäuber insbesondere mit einem Spülen des Zerstäubers in die erste Rückführ-Leitung und einem Andrücken des Zerstäubers mit dem neuen Stammlack und dem neuen Härter.
Die Erfindung bietet verschiedene Vorteile, die sich wie folgt zusammenfassen lassen.
• Beim Farbwechsel wird kein Material mehr über die Farbdüse ausgebracht.
• Dadurch kann die Zerstäuber-Außenreinigung parallel zum Lackwechsel durchgeführt wer den. Somit kann der Lackwechsel in einer üblichen Taktlücke von 15 Sekunden ohne Taktzeit verlust durchgeführt werden. Dies Erhöht die Kapazität der Lackieranlage.
• Kosteneinsparung durch den Entfall der Aufnahmetrichter bzw. Auffangbehälter. In diesem Zusammenhang entfällt auch die aufwändige Reinigung und Instandhaltung dieser Installati onen.
• Deutliche Reduzierung der Komplexität durch den Entfall folgender Verfahrensschritte bzw. Konzepte:
Positionierung der Aufnahmetrichter bzw. Auffangbehälter in der Lackierkabine Bewegungsfahrten (Programmierung der Teachprogramme)
Sicherheitskonzept (Softwareabsicherung zur Abschaltung der Hochspannung)
• Durch die Erfindung und den Entfall der gespülten Aufnahmetrichter werden deutlich weni ger VOCs in die Kabine eingebracht und Lösemittel eingespart. Dies kann ggf. einen Entfall oder eine Reduzierung der Abluftreinigung bedeuten.
• Beim Einsatz von Nassauswaschungen kann der Einsatz von Chemikalien deutlich reduziert werden.
• Das über die neue Rückführung gesammelte Gemisch aus mehrkomponentigem reaktivem Lackmaterial und Lösemittel wird in einer zentralen Stelle gesammelt und kann dem Herstel ler zum Recycling zurückgeführt werden. Dies trägt zur Reduzierung der Kosten sowie dem Umweltschutz bei.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers an einem Arm eines Lackierroboters,
Fig. 2A eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Flauptnadelventil mit einer integrierten Rückführung,
Fig. 2B das Flauptnadelventil aus Fig. 2A mit geöffneter Rückführung,
Fig. 3A und 3B ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers 1, der an einem Roboterarm 2 eines herkömmlichen Lackierroboters mit einer seriellen Roboterkinematik montiert ist. Bei dem Roboterarm 2 handelt es sich hierbei um den distalen Roboterarm des La ckierroboters, der entsprechend der üblichen Fachterminologie auch als „Arm 2" bezeichnet wird.
Der Rotationszerstäuber 1 dient zur Applikation eines Mehrkomponentenlacks über einen rotieren den Glockenteller 3, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Zur Zuführung eines Stammlacks weist der Rotationszerstäuber 1 einen Stammlack-Anschluss 4 auf, wobei der Stammlack-Anschluss 4 des Rotationszerstäubers 1 von einem Farbwechsler 5 in dem Roboterarm 2 mit dem gewünschten Stammlack versorgt wird.
Zwischen dem Farbwechsler 5 und dem Stammlack-Anschluss 4 des Rotationszerstäubers 1 ist hier bei eine Dosierpumpe 6 angeordnet, die den Stammlack mit dem gewünschten Lackstrom fördert. Die Dosierpumpe 6 kann hierbei von einem parallel geschalteten Bypass-Ventil Byl umgegangen werden. Darüber hinaus weist der Rotationszerstäuber 1 einen Härter-Anschluss 7 auf, um Härter zuzufüh ren. Der Härter wird hierbei von einer Ventileinheit 8 mit einem Härter-Ventil Hl und einem Ver dünner-Ventil VH über eine Dosierpumpe 9 zugeführt.
In dem Rotationszerstäuber 1 geht von dem Stammlack-Anschluss 4 eine Stammlack-Leitung 10 aus, die über ein Stammlack-Ventil SL1 in einen statischen Mischer 11 mündet, der in dem bevor zugten Ausführungsbeispiel als Wendelmischer ausgebildet ist, wie in den Figuren 2A und 2B dar gestellt ist.
Von dem Härter-Anschluss 7 geht entsprechend eine Härter-Leitung 12 aus, in der ein Härter-Ventil Hl angeordnet ist, um den Zustrom des Härters zu steuern. Die Härter-Leitung 12 mündet ebenfalls in den Mischer 11, so dass der Mischer 11 den Stammlack mit dem Härter mischt.
Stromabwärts hinter dem Mischer 11 ist ein Hauptnadelventil HN1 angeordnet, das den Strom des Mehrkomponentenlacks von dem Mischer 11 zu dem Glockenteller 3 steuert, wobei der Aufbau und die Funktionsweise des Hauptnadelventils HN1 in den Figuren 2A und 2B dargestellt sind und noch separat beschrieben werden.
Darüber hinaus weist der Rotationszerstäuber 1 einen Rückführanschluss 13 auf, um Stammlack in eine nicht dargestellte Rückführung zurückführen zu können. Hierzu verläuft in dem Rotationszer stäuber 1 eine Rückführleitung 14, die zwischen dem Stammlack-Anschluss 4 und dem Stammlack- Ventil SL1 aus der Stammlack-Leitung 10 abzweigt und in den Rückführ-Anschluss 13 mündet. In dieser Rückführleitung 14 befindet sich ein Rückführ-Ventil RF1/SL1, das den Strom in die Rückfüh rung steuert.
Ferner weist der Rotationszerstäuber einen Spül-Anschluss 15 zum Spülen der Stammlack-Leitung 10 auf. Von dem Spül-Anschluss 15 geht eine Spülleitung 16 aus, die stromabwärts hinter dem Stammlack-Ventil SL1 in die Stammlack-Leitung 10 mündet. In der Spül-Leitung 16 zum Spülen der Stammlack-Leitung 10 befindet sich ein Spül-Ventil V/PL.
In dem Roboterarm 2 des Lackierroboters befindet sich eine Ventileinheit 17 mit einem Verdünner- Ventil V und einem Pulsluft-Ventil PL, wobei die Ventileinheit 17 dem Spül-Anschluss 15 wahlweise Verdünner (Spülmittel) oder Pulsluft zuführen kann. Weiterhin umfasst der Rotationszerstäuber 1 einen Spül-Anschluss 18 zum Spülen der Härter-Lei- tung 12. Von dem Spül-Anschluss 18 geht eine Spül-Leitung 19 aus, die in die Härter-Leitung 12 mündet, wobei in der Spül-Leitung 19 ein Spül-Ventil V/ Hl angeordnet ist.
Weiterhin hat der Rotationszerstäuber 1 Kurzspül-Anschlüsse 20, 21 zum Kurzspülen des Rotations zerstäubers 1, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher be schrieben werden muss. Es ist lediglich zu erwähnen, dass der Rotationszerstäuber 1 zum Kurzspü len Kurzspül-Ventile KSL, KS enthält.
Der Rotationszerstäuber 1 zeichnet sich nun durch einen Rückführ-Anschluss 22 aus, der eine Rück führung des Mehrkomponentenlacks in eine nicht dargestellte Rückführung ermöglicht. Hierzu zweigt in dem Rotationszerstäuber 1 zwischen dem Mischer 11 und dem Hauptnadelventil HN1 eine Rückführ-Leitung 23 ab, die in den Rückführ-Anschluss 22 mündet. In der Rückführ-Leitung 23 befinden sich hintereinander zwei Rückführventile RF4, RF41, wobei das stromaufwärts gelegene Rückführventil RF4 auch in den Figuren 2A, 2B dargestellt ist und noch separat beschrieben wird.
Zum Spülen der Rückführ-Leitung 23 weist der Rotationszerstäuber 1 einen weiteren Spül-An schluss 24 auf, der von der Ventileinheit 17 mit Verdünner bzw. Pulsluft versorgt werden kann. Von dem Spül-Anschluss 24 geht in dem Rotationszerstäuber 1 eine Spül-Leitung 25 aus, die über ein Spül-Ventil V2/PL2 in die Rückführ-Leitung 23 mündet und eine Spülung der Rückführung ermög licht.
Die Ventile in dem Roboterarm 2 und in dem Rotationszerstäuber 1 sind teilweise als herkömmliche Nadelventile ohne eine Trennmembran ausgebildet, was an der entsprechenden Schraffur erkenn bar ist, wie es in der Zeichnungslegende angegeben ist. Teilweise sind die Ventile jedoch als Nadel ventil mit einer Trennmembran ausgebildet, wie sie an sich aus WO 2009/019036 Al bekannt sind.
Im Folgenden werden nun die Figuren 2A und 2B beschrieben, die den Aufbau und die Funktions weise des Hauptnadelventils HN1, des Mischers 11 und des Rückführventils RF4 verdeutlichen. Fi gur 2A zeigt hierbei einen geschlossenen Zustand sowohl des Hauptnadelventils HN1 als auch des Rückführventils RF4. In der Darstellung gemäß Figur 2B ist das Hauptnadelventil HN1 ebenfalls ge schlossen, während das Rückführ-Ventil RF4 geöffnet ist.
Die Zeichnungen zeigen hierbei ein Farbrohr 26, welches das Hauptnadelventil HN1, den Mischer 11 und das Rückführventil RF4 beherbergt, wobei das Farbrohr 26 auch zu dem Glockenteller 3 führt, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
An das Farbrohr 26 schließt sich ein Nadelsitz 27 an, wobei zwischen dem Farbrohr 26 und dem Nadelsitz 27 eine Dichtscheibe 28 aus POM (POM: Polyoxymethylene) angeordnet ist.
Schließlich ist hinter dem Nadelsitz 27 ein Verteiler 29 angeordnet, der ebenfalls aus POM besteht und eine Lackleitung 30 enthält, die zu dem Glockenteller 3 führt.
Das Farbrohr 26, die Dichtscheibe 28 und der Nadelsitz 27 enthalten eine axial durchgehende Boh rung 31, die in die Lackleitung 30 mündet.
In der Bohrung 31 ist eine Ventilnadel 32 in Richtung des Doppelpfeils verschiebbar, wobei die Ven tilnadel 32 zwei Funktionen hat.
Zum einen ist die Ventilnadel 32 als Wendelmischer ausgebildet und bildet somit den Mischer 11 zum Mischen des Stammlacks und des Härters.
Zum anderen dient die Ventilnadel 32 in herkömmlicher Weise als Ventilelement zum Steuern des Lackstroms in die Lackleitung 30. Hierzu weist die Ventilnadel 32 einen Ventilkopf 33 auf, der einen entsprechenden Ventilsitz entweder freigibt oder verschließt.
Das Rückführventil RF4 ist in einer weiteren axialen Bohrung 34 angeordnet und weist eine Ventil nadel 35 auf, die in der Bohrung 34 in Richtung des Doppelpfeils verschiebbar ist. Die Ventilnadel 35 des Rückführventils RF4 weist ebenfalls einen Ventilkopf 36 auf, der einen Ventilsitz entweder verschließt (wie in Fig. 2A) oder freigibt (wie in Fig. 2B).
Weiterhin zeigen die Figuren 2A und 2B einen Leitungsabschnitt der Rückführ-Leitung 23, die von dem Rückführventil RF4 wahlweise freigegeben oder versperrt wird.
Im Folgenden wird nun das Flussdiagramm in den Figuren 3A und 3B beschrieben, welches das er findungsgemäße Betriebsverfahren erläutert.
In einem ersten Schritt S1 ist zunächst eine Ausgangssituation dargestellt. In dieser Ausgangssituation ist der Hauptkanal mit Spülmedium gefüllt, während die Rückführlei tung 23 zwischen den Rückführventilen RF4, RF41 mit Spülmittel gefüllt ist. In dieser Ausgangssitu ation sind die Rückführventile RF4, RF41, RF1/SL1 geschlossen. Ebenfalls geschlossen sind das Hauptnadelventil HN1, das Stammlack-Ventil SL1 und das Härter-Ventil Hl wie auch die Spül-Ven- tile V/PL, V/Hl und V2/PL2.
Schritt S2 zeigt nun das Andrücken des Rotationszerstäubers 1 mit einem neuen Lack.
Dabei wird der Hauptkanal mit dem neuen Lack gefüllt. Dabei sind die Rückführventile RF4, RF41 geöffnet, während das Rückführventil RF1/SL1 und das Hauptnadelventil HN1 geschlossen sind. Das Stammlack-Ventil SL1 und das Härter-Ventil Hl sind dagegen geöffnet, während die Spül-Ventile V/PL, V/Hl und V2/PL2 geschlossen sind.
Am Ende dieses Andrückens werden dann zunächst das Stammlack-Ventil SL1 und das Härter-Ventil Hl geschlossen. Als Nächstes wird das Rückführventil RF41 geschlossen. Als letztes wird dann das Rückführventil RF4 geschlossen. Diese Reihenfolge beim Schließen der Ventile beim Andrücken stellt sicher, dass das Lackmedium/Lösemittelgemisch in der Zerstäuberrückführung luftdicht ver schlossen ist. Zusätzlich kann somit eine Reaktion mit Luftfeuchtigkeit verhindert werden.
In einem Schritt S3 erfolgt dann ein Lackieren mit dem neuen Lack. Dabei sind die Rückführventile RF4, RF41, RF1/SL1 geschlossen, während das Hauptnadelventil HN1, das Stammlack-Ventil SL1 und das Härter-Ventil Hl geöffnet sind. Die Spülventile V/PL, V/Hl und V2/PL2 sind beim Lackieren ebenfalls geschlossen. Am Ende des Lackiervorgangs werden dann das Hauptnadelventil HN1, das Härter-Ventil Hl und das Stammlack-Ventil SL1 geschlossen.
In einem nächsten Schritt S4 erfolgt dann nach dem Ende des Lackiervorgangs das Spülen des Ro tationszerstäubers 1. Dabei werden die Rückführ-Ventile RF4, RF41 geöffnet, während das Rück führventil RF1/SL1, das Hauptnadelventil HN1, das Stammlack-Ventil SL1 und das Härter-Ventil Hl geschlossen sind, während die Spül-Ventile V/PL und V/Hl geöffnet sind.
In einem nächsten Schritt S5 erfolgt dann das Befüllen mit Spülmittel, wobei der Hauptkanal und die Spül-Leitung 23 zwischen den Spül-Ventilen RF4 und RF41 mit Spülmittel gefüllt werden. Die Ventilstellung der verschiedenen Ventile ist hierbei in Schritt S5 angegeben. Schließlich erfolgt in einem Schritt S6 ein erfindungsgemäßes Spülen der Rückführung, wobei die Rückführleitung 23 während des vorstehend beschriebenen Lackierens gespült werden kann. Dabei sind das Hauptnadelventil HN1, das Stammlack-Ventil SL1, das Härter-Ventil Hl geöffnet, um das Lackieren zu ermöglichen. Die Spül-Ventile V/PL und V/ Hl sind dagegen geschlossen, was auch für die Rückführventile RF4, RF41 gilt. Das Spül-Ventil V2/PL2 ist dagegen geöffnet, wobei das Spül- Ventil V2/PL2 am Ende des Spülvorgangs wieder geschlossen wird.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel be- schränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.
Bezugszeichenliste:
1 Rotationszerstäuber
2 Roboterarm („Arm 2")
3 Glockenteller
4 Stammlack-Anschluss
5 Farbwechsler
6 Dosierpumpe für Stammlack
7 Härter-Anschluss
8 Ventileinheit mit Härter-Ventil Hl und Verdünner-Ventil VH für Härter
9 Dosierpumpe für Härter
10 Stammlack-Leitung
11 Mischer
12 Härter-Leitung
13 Rückführanschluss für Rückführung von Stammlack
14 Rückführleitung für Stammlack
15 Spül-Anschluss zum Spülen der Stammlack-Leitung
16 Spülleitung zum Spülen der Stammlack-Leitung
17 Ventileinheit mit Pulsluft-Ventil PL und Verdünner-Ventil V für Stammlack
18 Spül-Anschluss zum Spülen der Härter-Leitung
19 Spül-Leitung zum Spülen der Härter-Leitung
20, 21 Kurzspülanschlüsse
22 Rückführanschluss
23 Rückführ-Leitung
24 Rückführ-Anschluss
25 Spül-Leitung zum Spülen der Rückführung
26 Farbrohr
27 Nadelsitz
28 Dichtscheibe aus POM
29 Verteiler aus POM
30 Lackleitung zum Glockenteller
31 Bohrung für Ventilnadel
32 Ventilnadel als Wendelmischer
33 Ventilkopf der Ventilnadel 34 Bohrung für Rückführventil RF4
35 Ventilnadel des Rückführventils RF4
36 Ventilkopf des Rückführventils RF4
Byl Bypass-Ventil für Dosierpumpe
H 1 Flärter-Ventil
SL1 Stammlack-Ventil
RF1/SL1 Rückführventil für Stammlack
V/PL Spül-Ventil zum Spülen der Stammlack-Leitung
V/H 1 Spül-Ventil zum Spülen der Flärter-Leitung
HN1 Hauptnadelventil
RF4, RF41 Rückführventile in der Rückführleitung
V2/PL2 Spül-Ventil zum Spülen der Rückführleitung
KS, KSL Kurzspül-Ventile

Claims

ANSPRÜCHE
1. Zerstäuber (1), insbesondere Rotationszerstäuber, zur Applikation eines Mehrkomponenten lacks, mit a) mindestens einem Stammlack-Anschluss (4) zur Zuführung eines Stammlacks, b) mindestens einem Härter-Anschluss (7) zur Zuführung eines Härters, c) mindestens einem Mischer (11) zum Mischen des Stammlacks mit dem Härter zu dem Mehr komponentenlack, d) mindestens einer Härter-Leitung (12), die in dem Zerstäuber (1) von dem Härter-Anschluss (7) zu dem Mischer (11) führt, e) mindestens einer Stammlack-Leitung (10), die in dem Zerstäuber (1) von dem Stammlack- Anschluss (4) zu dem Mischer (11) führt, f) mindestens einem Hauptventil (HN1) zur Steuerung der Lackabgabe, wobei das Hauptventil (HN1) stromabwärts hinter dem Mischer (11) angeordnet ist und den Strom des Mehrkom ponentenlacks zu einem Applikationselement (3) steuert, insbesondere zu einem drehbaren Glockenteller (3), gekennzeichnet durch g) einen ersten Rückführ-Anschluss (22), um den Mehrkomponentenlack aus dem Zerstäuber (1) in eine Rückführung zurückzuführen, und h) eine erste Rückführleitung (23), die in dem Zerstäuber (1) zwischen dem Mischer (11) und dem Hauptventil (HN1) abzweigt und in den ersten Rückführ-Anschluss (22) mündet.
2. Zerstäuber (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Rückführleitung
(23) hintereinander ein stromabwärts gelegenes steuerbares erstes Rückführ-Ventil (RF41) und ein stromaufwärts gelegenes steuerbares zweites Rückführ-Ventil (RF4) angeordnet sind.
3. Zerstäuber (1) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch a) einen ersten Spül-Anschluss (24) zur Zuführung von Verdünner und/oder Pulsluft, b) eine erste Spülleitung (25), die von dem ersten Spül-Anschluss (24) ausgeht und stromab wärts hinter dem stromabwärts gelegenen ersten Rückführ-Ventil (RF41) in die erste Rück führleitung (23) mündet, c) ein erstes Spül-Ventil (V2/PL2), das in der ersten Spül-Leitung (25) angeordnet ist und den Zustrom des Verdünners und/oder der Pulsluft aus dem ersten Spül-Anschluss (24) in die erste Rückführleitung (23) steuert.
4. Zerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) mindestens ein steuerbares Härter-Ventil (Hl), das in der Härter-Leitung (12) angeordnet ist und den Zustrom des Härters steuert, und b) mindestens ein steuerbares Stammlack-Ventil (SL1), das in der Stammlack-Leitung (10) ange ordnet ist und den Zustrom des Stammlacks steuert.
5. Zerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) einen zweiten Rückführ-Anschluss (13) zur Rückführung des Stammlacks, b) eine zweite Rückführleitung (13), die stromaufwärts vor dem Stammlack-Ventil (SL1) aus der Stammlack-Leitung (10) abzweigt und in den zweiten Rückführ-Anschluss (13) mündet, c) ein steuerbares drittes Rückführ-Ventil (RF1/SL1), das in der zweiten Rückführleitung (13) angeordnet ist und den Rückstrom durch den zweiten Rückführ-Anschluss (13) steuert.
6. Zerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) eine zweite Spülleitung (16), die von einem zweiten Spül-Anschluss (15) oder von dem ersten Spül-Anschluss ausgeht und stromabwärts hinter dem Stammlack-Ventil (SL1) in die Stamm- lack-Leitung (10) mündet, b) ein zweites Spülventil (V/PL), das in der zweiten Spül-Leitung (16) angeordnet ist und den Zustrom von Spülmittel in die Stammlack-Leitung (10) steuert, c) eine dritte Spülleitung (19), die von einem dritten Spül-Anschluss (18) oder von dem ersten Spül-Anschluss oder dem zweiten Spül-Anschluss ausgeht und stromabwärts hinter dem Här ter-Ventil (Hl) in die Härter-Leitung (12) mündet, d) ein drittes Spülventil (V/Hl), das in der dritten Spül-Leitung (19) angeordnet ist und den Zu strom von Spülmittel in die Härter-Leitung (12) steuert.
7. Zerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) eine Kurzspül-Leitung, die stromabwärts hinter dem Hauptventil (HN1) zu dem Applikations element (3) führt und von dem ersten Spül-Anschluss oder von dem zweiten Spül-Anschluss oder von einem dritten Spül-Anschluss (20) oder von einem vierten Spül-Anschluss (21) aus geht, b) einem steuerbaren Kurzspül-Ventil (KS, KSL), das in der Kurzspül-Leitung angeordnet ist und den Strom des Spülmittels durch die Kurzspül-Leitung steuert.
8. Zerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Farbrohr (26), das den Mischer (11) und das stromaufwärts gelegene zweite Rückführ-Ventil (RF4) enthält.
9. Zerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das zweite Rückführ-Ventil (RF4) als Membrannadelventil ausgebildet ist mit folgenden Komponenten: al) einem Ventilsitz, a2) einer verschiebbaren Ventilnadel (35), die in Abhängigkeit von ihrer Stellung den Ven tilsitz freigibt oder versperrt, a3) eine Ventilmembran, welche die Ventilnadel ringförmig umgibt und zum Antrieb der Ventilnadel und/oder zur Abdichtung dient, b) dass der Ventilsitz des zweiten Rückführ-Ventils (RF4) vorzugsweise aus Stahl aufweist, c) dass die Ventilnadel (35) des zweiten Rückführ-Ventils (RF4) vorzugsweise durch eine Dicht scheibe (28) aus Kunststoff hindurchgeht, d) dass die Ventilnadel (35) des zweiten Rückführventils (RF4) vorzugsweise aus Titan besteht, e) dass der Mischer (11) ausgangsseitig vorzugsweise in einen Verteiler (29) mündet, der den zusammengemischten Mehrkomponentenlack weiterleitet und mindestens teilweise aus Metall besteht.
10. Zerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Ventile als Membrannadelventil ausgebildet sind und jeweils folgende Komponenten auf weisen: einen Ventilsitz, eine verschiebbare Ventilnadel, die in Abhängigkeit von ihrer Stellung den Ventilsitz freigibt oder versperrt, und eine Ventilmembran, welche die Ventilnadel ringförmig umgibt und zum Antrieb der Ventilnadel und/oder zur Abdichtung dient, a) das Flauptventil (HN1), b) das erste Rückführ-Ventil (RF41), c) das zweite Rückführ-Ventil (RF4), d) das Flärter-Ventil (Hl), und/oder e) das Stammlack-Ventil (SL1).
11. Betriebsverfahren für einen Zerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, a) Zuführen mindestens eines Stammlacks zu dem Zerstäuber (1) an dem Stammlack-Anschluss (4) des Zerstäubers (1), b) Weiterleiten des Stammlacks in dem Zerstäuber (1) durch die Stammlack-Leitung (10) zu dem Mischer (11), c) Zuführen mindestens eines Härters zu dem Zerstäuber (1) an dem Härter-Anschluss (7) des Zerstäubers (1), d) Weiterleiten des Härters in dem Zerstäuber (1) durch die Härter-Leitung (12) zu dem Mischer
(11), e) Mischen des Stammlacks mit dem Härter zu dem Mehrkomponentenlack durch den Mischer
(11), f) Steuerung der Lackabgabe von dem Mischer (11) zu dem Applikationselement (3) mittels des Hauptventils (HN1), und g) Applizieren des Mehrkomponentenlacks mittels des Applikationselements (3), h) Rückführen des Mehrkomponentenlacks bei einem Farbwechsel durch die erste Rückführlei tung (23), die zwischen dem Mischer (11) und dem Hauptventil (HN1) abzweigt.
12. Betriebsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventil (HN1) während der Rückführung des Mehrkomponentenlacks geschlossen ist.
13. Betriebsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch folgende Schritte zum
Andrücken des Zerstäubers (1) mit neuem Lack bei einem Farbwechsel: a) Schließen des Hauptventils (HN1), b) Öffnen des ersten Rückführ-Ventils (RF41) und des zweiten Rückführ-Ventils (RF4), c) Öffnen des Stammlack-Ventils (SL1) zum Befüllen der Stammlack-Leitung (10) mit dem Stammlack, d) Öffnen des Härter-Ventils (Hl) zum Befüllen der Härter-Leitung (12) mit dem Härter, e) Rückführen des alten Mehrkomponentenlacks und eines Teils des verbliebenen Spülmittels und des neuen Mehrkomponentenlacks durch die erste Rückführleitung (23) in die erste Rückführung, und f) Schließen des Stammlack-Ventils (SL1), des Härter-Ventils (Hl), des ersten Rückführ-Ventils (RF41) und des zweiten Rückführ-Ventils (RF4) in dieser Reihenfolge.
14. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch folgende
Schritte zum Spülen des Zerstäubers (1) bei einem Farbwechsel: a) Öffnen des zweiten Spül-Ventils (V/PL) und Spülen der Stammlack-Leitung (10), b) Öffnen des dritten Spül-Ventils (V/Hl) und Spülen der Härter-Leitung (12), c) Öffnen des ersten Rückführ-Ventils (RF41) und des zweiten Rückführ-Ventils (RF4) und Aus spülen des alten Mehrkomponentenlacks und des Spülmittels durch die erste Rückführlei tung (23) in die erste Rückführung, d) Befüllen der Stammlack-Leitung (10) und der Flärter-Leitung (12) und der ersten Rückführlei tung (23) mit dem Spülmittel, e) Schließen des ersten Rückführ-Ventils (RF41) und des zweiten Rückführ-Ventils (RF4), wenn die erste Rückführleitung (23) mit dem Spülmittel gefüllt ist. 15. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch folgenden
Schritt zum Spülen der ersten Rückführleitung (23) während der Applikation des Mehrkomponen tenlacks:
Öffnen des ersten Spül-Ventils (V2/PL2) und Einleitung von Spülmittel in die erste Rückführleitung (23), insbesondere abwechselnd Lösemittel und Pulsluft, wobei am Ende des Spülvorgangs vorzugs- weise Lösemittel zugeführt wird, um die erste Rückführleitung (23) teilweise mit dem Spülmittel zu befüllen.
16. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass fol gende Schritte gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend durchgeführt werden: a) Außenreinigung des Zerstäubers (1), insbesondere durch Besprühen des Zerstäubers (1) mit einem Lösemittel, und b) Farbwechsel in dem Zerstäuber (1), insbesondere mit den Schritten: bl) Spülen des Zerstäubers (1) in die erste Rückführleitung (23), b2) Andrücken des Zerstäubers (1) mit dem neuen Stammlack und dem neuen Härter.
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