ITFI20130133A1 - Apparato per la verniciatura pneumatica - Google Patents

Apparato per la verniciatura pneumatica

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ITFI20130133A1
ITFI20130133A1 IT000133A ITFI20130133A ITFI20130133A1 IT FI20130133 A1 ITFI20130133 A1 IT FI20130133A1 IT 000133 A IT000133 A IT 000133A IT FI20130133 A ITFI20130133 A IT FI20130133A IT FI20130133 A1 ITFI20130133 A1 IT FI20130133A1
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Eurosider Sas Di Milli Ottavio & C
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Description

Descrizione del brevetto per Invenzione avente per titolo:
"APPARATO PER LA VERNICIATURA PNEUMATICA";
Settore dell’invenzione
Il trovato riguarda un apparato per sistemi automatici di verniciatura pneumatica, in particolare verniciatura elettrostatica a vernice liquida che sfrutta l’impiego di un fluido vettore costituito da aria deprivata da sostanze indesiderate, unitamente alla ionizzazione ed al termo condizionamento di tale fluido vettore.
Più in dettaglio l’invenzione riguarda un metodo ed un apparato per la verniciatura che utilizza quale fluido vettore della vernice una miscela di aria modificata ricca di azoto, ossigeno, argon ricavata in continuo da aria compressa durante la verniciatura.
Le fasi operative della verniciatura a spruzzo prevedono in sintesi la atomizzazione della vernice, e l’invio della vernice atomizzata e caricata elettrostaticamente sul supporto da verniciare.
Un primo inconveniente dei sistemi di tipo noto, si ha in fase di verniciatura, in particolare nei sistemi robotizzati che utilizzano come erogatori pistole pneumatiche o airmix o coppe rotanti, in particolare sistemi di verniciatura elettrostatica.
In tutti questi casi, gli erogatori presentano una estremità di spruzzo dove si trovano una prima uscita di fluido vettore (costituita da un ugello singolo o da gruppi di ugelli) disposta centralmente e destinata alla atomizzazione della vernice, ed una seconda uscita di solo fluido vettore per la formazione del ventaglio di verniciatura, costituita da ugelli disposti ad esempio attorno all’uscita della vernice atomizzata.
In questi sistemi uno dei fattori che attualmente non permettono sempre di raggiungere una soddisfacente uniformità agli spessori della pellicola di vernice à ̈ la difficoltà a mantenere costante la viscosità della vernice al variare della temperatura ambiente. Questo problema impone all’utilizzatore il cambiamento delle percentuali di solventi sia che siano vernici base acqua sia per vernici a solvente allo scopo di evitare la non conformità degli spessori, colature, l’effetto “buccia d’arancia†. Ovviamente questo problema impone altresì fermi macchina, scarti di produzione perché gli spessori non sono uniformi e altri problemi come sopra.
Un ulteriore inconveniente dei sistemi noti à ̈ dato dal fatto che l’aria compressa utilizzata trascina con sé elementi nocivi per una perfetta distribuzione penetrazione e distensione della vernice nei supporti da verniciare, quali ad esempio, umidità, particelle di idrocarburi dovuti alla compressione dell’aria e particelle in sospensione presenti nell’aria atmosferica.
Anche se l’operazione di verniciatura viene eseguita in apposite cabine o ambienti protetti i supporti da verniciare subiscono l’influenza dell’umidità relativa dell’ambiente. Questo problema à ̈ molto sentito in quanto dà origine alle microbolle che si formano tra supporto e pellicola di vernice e con il tempo possono originarsi cricche nella pellicola stessa di vernice con conseguenti problemi di qualità e distacco della pellicola di verniciatura stessa.
A questo proposito si deve infatti ricordare che l’aria ambiente à ̈ così composta, secondo le tabelle di riferimento della U.S. International Standard Atmosphere:
Da queste premesse seguono i problemi tipici della verniciatura convenzionale che usa aria priva di alcun trattamento quale fluido vettore di spinta per le fasi di atomizzazione e invio del ventaglio di verniciatura sul supporto.
La contaminazione dell’umidità, l’inquinamento vescicolare dei residui di idrocarburi, come le sostanze organiche oleose, danno inoltre come conseguenza la non omogeneità della vernice applicata e difformità degli spessori con conseguente difficoltà della distensione della vernice.
Inoltre à ̈ tipico della verniciatura elettrostatica il formarsi, negli angoli od alle estremità di forature presenti nel manufatto soggetto a verniciatura, dell’effetto “gabbia di Faraday†che non permette uniformità o una perfetta distribuzione, penetrazione e distensione della vernice, in certi casi determinando assenza di prodotto verniciante, come ad esempio negli angoli o allettature tipiche dei motori elettrici o di corpi scaldanti tipo radiatori o componenti di elettrodomestici e carpenterie metalliche in genere.
Sono poi noti i problemi nei sistemi di verniciatura a vernici nanometriche che utilizzano come carrier vettore di spinta la tradizionale aria compressa che trascina con sé gli elementi inquinanti (fra i quali particelle di idrocarburi, particelle di acqua, polveri inquinanti di varia natura) i quali rendono difficile una perfetta distribuzione penetrazione e distensione della vernice sulle superfici. A dispetto di tutti i suddetti inconvenienti, i sistemi noti usano comunque, quale fluido vettore “carrier†di spinta per la vernice, della semplice aria compressa nonostante la stessa trascini con se le particelle di umidità, particelle di vapori d’olio e particelle volatili presenti in atmosfera, così determinando i problemi sopraelencati.
Scopo dell’invenzione
Un primo scopo della presente invenzione à ̈ quindi proporre un apparato ed un metodo per la verniciatura pneumatica , airmix o coppe rotanti, preferibilmente elettrostatica, a vernice liquida o polvere capace di mantenere costante la viscosità della vernice da spruzzare ed esente dai suddetti inconvenienti dei sistemi noti descritti.
Sommario dell’invenzione
A questi ed ulteriori scopi si à ̈ pervenuti con un metodo ed un apparato per la verniciatura elettrostatica mediante un ventaglio di spruzzo di vernice atomizzata mediante un primo flusso di fluido vettore di trascinamento della vernice e un secondo flusso di fluido vettore, separato da detto primo flusso di trascinamento, per confinare esternamente il ventaglio di spruzzo, comprendente, in cui sono previsti mezzi di riscaldamento elettrico per riscaldare in maniera regolata e controllata alla stessa temperatura entrambi i flussi di fluido vettore.
Un ulteriore aspetto dell’invenzione riguarda un sistema di verniciatura che prevede la possibilità di ionizzare separatamente i due flussi preriscaldati.
In un ulteriore aspetto dell’invenzione, si prevede l’impiego come liquido vettore, di una miscela di azoto / ossigeno, argon ricavata in continuo, durante la verniciatura, da aria compressa modificata.
Più in dettaglio l’aria viene “modificata†nel senso che, partendo dalla composizione naturale dell’aria ambiente, per attuare l’invenzione essa viene liberata dalle sostanze indesiderate presenti nella composizione naturale, così ottenendo una miscela composta esclusivamente di azoto, ossigeno, argon nelle percentuali preferite più oltre indicate, le quali favoriscono anche un effetto sinergico con la ionizzazione ed il termo condizionamento del fluido vettore più oltre descritti.
Quale accorgimento preferito, tale miscela à ̈ ottenuta a mezzo membrane di separazione osmotica a fibra cava o tramite setaccio molecolare (Carbon Molecolar Sieve - CMS) con sistema Pressure Swing Absorption - PSA.
Un primo vantaggio dell’invenzione consiste nel fatto che l’apparato produce un effetto fluidificante della vernice tale da ridurre la necessità di usare solventi, con conseguente forte abbassamento delle emissioni in atmosfera. Inoltre, la costanza di temperatura porta ad una riduzione della pressione necessaria per la spinta della vernice con l’effetto di riduzione dell’overspray. Ciò determina riduzioni di composti organici volatili (VOC) e forti riduzioni dei costi nella manutenzione dei filtri nelle cabine e più solvente per gli operatori. In sintesi, oltre ai vantaggi sopra esposti, l’apparato presenta nell’uso un impatto ambientale relativamente basso rispetto ai sistemi noti.
Un secondo vantaggio à ̈ dato dal fatto che la miscela utilizzata come fluido vettore à ̈ ricavata da aria modificata in azoto/ossigeno/argon ed à ̈ sostanzialmente anidra, quindi esente da umidità e particelle di idrocarburi che sono all’origine dell’inquinamento vescicolare dei prodotti vernicianti.
Un ulteriore vantaggio à ̈ dato dal fatto che essendo la miscela di azoto/ossigeno/argon più veloce, si crea un impatto della vernice più aderente ai manufatti creando una migliore adesione e distensione della vernice, imprimendo al ventaglio una perfetta atomizzazione senza dispersione alle estremità del ventaglio, limitando l’effetto over spray ovvero di dispersione del ventaglio di verniciatura. Questo vantaggio à ̈ particolarmente sentito in caso di sistemi robotizzati poiché riduce l’effetto negativo della movimentazione delle pistole di verniciatura.
Un ancora ulteriore vantaggio à ̈ dato dal fatto che l’apparato dell’invenzione stabilizza la temperatura più idonea al processo di verniciatura a seconda delle caratteristiche della vernice che sia base solvente o base acqua.
Un ancora ulteriore vantaggio à ̈ dato dal fatto che l’apparato dell’invenzione può essere applicato ai tradizionali sistemi automatici di verniciatura tipo robot antropomorfi o sistemi di vario tipo presenti sul mercato dell’automazione.
Lista dei disegni
Questi ed ulteriori vantaggi saranno meglio compresi da ogni tecnico del ramo dalla descrizione che segue e dagli annessi disegni, dati quale esempio non limitativo, nei quali:
- la fig.1 mostra schematicamente un apparato secondo l’invenzione; - le fig. 2-4 mostrano rispettivamente una vista prospettica, laterale e frontale di una unità di riscaldamento e ionizzazione secondo l’invenzione, - la fig. 5 mostra un dettaglio di una spirale a due vie di riscaldamento; - la fig. 6 mostra una unità di riscaldamento e ionizzazione e la relativa unità di controllo secondo l’invenzione;
- la fig. 7 mostra un dettaglio di un esempio di erogatore per verniciatura a spruzzo.
Descrizione dettagliata
Con riferimento ai disegni, à ̈ ora descritto un apparato per la verniciatura elettrostatica di supporti 1 disposti in una area di verniciatura A1, ad esempio supporti trasportati da un sistema di movimentazione robotizzata 33 all’interno di un tunnel di verniciatura chiuso da pareti 34 che lo separano da una area A2 esterna.
Nell’area esterna A2 à ̈ installato un generatore di fluido vettore 2, comprendente ad esempio membrane di separazione a fibra cava e/o sistemi di separazione PSA (Pressure Swing Absorption) per modificare un flusso entrante 40 di aria compressa ambiente.
Preferibilmente, il fluido vettore à ̈ costituito da una miscela composta da azoto in un intervallo di 80-98%, ossigeno in un intervallo 1-90%, argon in un intervallo 1-2% ottenuto per separazione in continuo da un flusso di aria compressa prelevato dall’ambiente e deprivato di sostanze residuanti non comprese nella composizione sopra riportata in tabella.
Il generatore 2 à ̈ operativamente connesso con una unità 14 di regolazione e controllo della pressione del fluido, che riceve tramite un condotto 13 il flusso di fluido vettore generato e mette a disposizione almeno due uscite indipendenti 15, 16 di fluido vettore a pressioni P1, P2 controllate indipendentemente.
Dalle uscite 15, 16 hanno inizio due condutture separate 8, 9, che trasportano i flussi fino ad un erogatore o pistola, 4 collocata nell’area di verniciatura A1. La pistola 4 (fig.7) à ̈ provvista di una estremità operativa 38 dove trovano sbocco un primo ugello 5 comunicante con una prima uscita 15 di fluido vettore e con una alimentazione di vernice liquida 3. Il fluido vettore trasportato dal condotto 8 ha la funzione di atomizzare la vernice in un punto di miscelazione 39 e trascinarla sul supporto 1 con un ventaglio di vernice atomizzata 12. La forma del ventaglio 12 à ̈ determinata da un secondo flusso di fluido vettore uscente da ugelli 6 disposti lateralmente all’ugello di spruzzo 5 e comunicanti mediante i condotti 9 alla seconda uscita 16 dell’unità di controllo 14.
Secondo l’invenzione, i due flussi distinti 8, 9 di fluido vettore vengono riscaldati alla stessa temperatura mediante un gruppo di riscaldamento elettrico 10 a bassa tensione collocato preferibilmente all’interno della area di verniciatura A1 in prossimità della pistola 4 e collegato ad una unità di regolazione e controllo 11 collocata nell’area esterna A2.
Vantaggiosamente, con la soluzione descritta, Il dispositivo di riscaldamento 10 permette di mantenere costante la temperatura rimarrà per i due flussi di fluido che arrivano alla pistola di spruzzatura con pressioni controllate indipendentemente ottimizzando così il processo di verniciatura costituito dalla fase di atomizzazione e di formazione del ventaglio.
In una forma preferita di realizzazione, il gruppo di riscaldamento comprende una spirale a due vie 19 composta da due tubi in materiale conduttore termico, ad esempio rame, 20, 21 attraversati rispettivamente dai flussi 8, 9 del fluido vettore, posti a contatto reciproco e avvolti da una resistenza elettrica comune 22 , ad esempio una resistenza da 500W (Fig.5) a temperatura variabile da 0°C a 100°C alimentata con una tensione uguale o infer iore a 48 Volt.
Secondo l’invenzione à ̈ inoltre previsto di dotare l’apparato di gruppi di ionizzazione indipendenti 17, 18 controllati da detta unità di regolazione e controllo 11 per caricare elettrostaticamente il primo e il secondo flusso di fluido vettore con ioni negativi o positivi o allo stato neutro.
Vantaggiosamente, con questa soluzione à ̈ possibile caricare elettrostaticamente il fluido preriscaldato senza che lo stesso abbia interferenze dovute ad apparati di regolazione delle pressioni posti a monte della unità 27 e senza che l’apparato modifichi i valori prestabiliti di pressione.
In un esempio di realizzazione (fig.2-4) , i gruppi di ionizzazione 17, 18 comprendono rispettivamente una prima ed una seconda camera di ionizzazione 23, 24 associate a detti rispettivi primo e secondo flusso ed un primo ed un secondo dispositivo ionizzante 25, 26 provvisti di collegamento 40, 41 alle camere di ionizzazione per immettere ioni negativi o positivi o allo stato neutro e caricare elettrostaticamente detti primo e secondo flusso di fluido vettore in modo uniforme o meno, a seconda ad esempio dal supporto da verniciare o dall’ambiente di verniciatura.
Vantaggiosamente, il gruppo di riscaldamento 10 e i gruppi di ionizzazione 17, 18, sono integrati in una unità 27 di riscaldamento e ionizzazione provvista di ingressi 28, 29 ed uscite 30, 31 dei flussi di fluido vettore di trascinamento e di ventaglio e di collegamenti 32 alla unità di controllo e regolazione 11.
Nel funzionamento dell’unità 27, i flussi separati di fluido vettore entrano negli ingressi 28, 29 e attraversano il dispositivo 10 riscaldandosi alla stessa temperatura regolata e mantenuta tramite l’unità di regolazione e controllo 11. I flussi di fluido riscaldato vengono immessi nelle camere di ionizzazione 23, 24 tramite condotti 43, 44 collegati ai tubi 20, 21 del gruppo 10 e ne fuoriescono tramite ulteriori condotti 45, 46 che conducono alle uscite 30, 31 dell’unità 27. La presente invenzione à ̈ stata descritta secondo forme preferite di realizzazione ma varianti equivalenti possono essere concepite senza uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato per la verniciatura pneumatica di un supporto (1) mediante invio di un ventaglio di spruzzo di vernice liquida atomizzata (12) tramite un erogatore (4) provvisto di primi e secondi ugelli (5, 6) alimentati da rispettive condutture separate (8, 9) per emettere rispettivamente un primo flusso di fluido vettore di trascinamento della vernice e un secondo flusso di fluido vettore, separato da detto primo flusso di trascinamento, per confinare esternamente il ventaglio di spruzzo, in cui detti primo e secondo flusso sono alimentati a pressioni (P1, P2) regolate indipendentemente, comprendente mezzi di riscaldamento elettrico (10) disposti a monte in prossimità dell’erogatore per riscaldare alla stessa temperatura detti primo e secondo flusso di fluido vettore, e una unità di regolazione e controllo (11) della temperatura indotta nei flussi di fluido vettore dai detti mezzi di riscaldamento.
  2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento (10) comprendono una spirale a due vie (19) composta da due tubi in materiale conduttore termico (20, 21) disposti lungo dette condutture (8, 9) del primo e secondo flusso, posti a contatto e avvolti da una resistenza elettrica comune (22) al fine di mantenere una temperatura comune di detti primo e secondo flusso.
  3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere, primi e secondi mezzi di ionizzazione indipendenti (17, 18) per caricare elettrostaticamente il primo e secondo flusso di fluido vettore mediante emissione di ioni negativi o positivi o allo stato neutro.
  4. 4. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’emissione di ioni da parte di detti mezzi di ionizzazione (17, 18) à ̈ controllata e regolata da detta unità di regolazione e controllo (11).
  5. 5. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ionizzazione (17, 18) comprendono rispettivamente una prima ed una seconda camera di ionizzazione (23, 24) associate a detti rispettivi primo e secondo flusso ed un primo ed un secondo dispositivi ionizzante (25, 26) per immettere in dette rispettive prima e seconda camera di ionizzazione (23, 24) ioni negativi o positivi o allo stato neutro e caricare elettrostaticamente detti primo e secondo flusso di fluido vettore.
  6. 6. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento e detti mezzi di ionizzazione sono integrati in una unità (27) di riscaldamento e ionizzazione provvista di ingressi (28, 29) ed uscite (30, 31) di detti primo e secondo flusso di fluido vettore e di collegamenti (32) a detta unità di controllo e regolazione.
  7. 7. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento sono alimentati con una tensione uguale o inferiore a 48 Volt.
  8. 8. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti per la verniciatura elettrostatica di supporti (1) disposti in una area di verniciatura (A1), comprendente: una alimentazione di un fluido vettore in pressione (2) collocata in una area (A2) esterna a detta area di verniciatura (A1), una unità (14) di regolazione e controllo della pressione di detto fluido vettore che riceve tramite un condotto (13) un flusso di fluido vettore da detta alimentazione (2) e mette a disposizione almeno una prima ed una seconda uscita (15, 16) di fluido vettore a pressioni (P1, P2) controllate indipendentemente, almeno un erogatore di spruzzo (4) collocato in detta area di verniciatura (A1), provvisto di una estremità operativa dotata di almeno un primo ugello (5) comunicante mediante primi condotti (8) a detta prima uscita (15) e comunicante inoltre con una alimentazione di vernice liquida (3) per l’invio su detto supporto (1) di un ventaglio (12) di spruzzo di vernice atomizzata mediante un primo flusso di fluido vettore di trascinamento, e provvisto inoltre di secondi ugelli (6) disposti lateralmente a detto primo ugello (5) e comunicanti mediante secondi condotti (9) a detta seconda uscita (16) di fluido vettore in pressione per l’emissione di un secondo flusso di fluido vettore, separato da detto primo flusso di trascinamento e capace di formare detto ventaglio di spruzzo, in cui detti mezzi di riscaldamento elettrico (10) sono mezzi di riscaldamento a bassa tensione collocati in detta area di verniciatura (A1).
  9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 8, in cui detta alimentazione (2) comprende una unità di alimentazione di un flusso di fluido vettore costituito da una miscela composta da azoto in un intervallo di 80-98%, ossigeno in un intervallo 1-90%, argon in un intervallo 1-2% ottenuto per separazione in continuo da un flusso di aria compressa prelevato dall’ambiente durante la verniciatura e deprivato di sostanze residuanti.
  10. 10. Una unità integrata (27) di riscaldamento e ionizzazione di un fluido vettore per verniciatura pneumatica elettrostatica provvista di ingressi (28, 29) ed uscite (30, 31) di un primo e di un secondo flusso di un fluido vettore, comprendente mezzi di riscaldamento elettrico (10) per riscaldare alla stessa temperatura un primo e un secondo flusso di fluido vettore separati, primi e secondi mezzi di ionizzazione indipendenti (17, 18) per caricare elettrostaticamente primo e secondo flusso di fluido vettore con ioni negativi o positivi o allo stato neutro, detti mezzi di riscaldamento e detti mezzi di ionizzazione essendo collegati tramite collegamenti (32) ad una unità di controllo e regolazione (11) di detta temperatura di riscaldamento e di dette cariche di ionizzazione.
  11. 11. Una unità secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi di riscaldamento (10) comprendono una spirale a due vie (19) composta da due tubi in materiale conduttore termico (20, 21) posti a contatto e avvolti da una resistenza elettrica comune (22).
  12. 12. Una unità secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detti mezzi di ionizzazione (17, 18) comprendono rispettivamente una prima ed una seconda camera di ionizzazione (23, 24) associate a detti rispettivi primo e secondo flusso ed un primo ed un secondo dispositivi ionizzante (25, 26) per immettere in dette rispettive prima e seconda camera di ionizzazione (23, 24) ioni negativi o positivi o allo stato neutro e caricare elettrostaticamente detti primo e secondo flusso di fluido vettore.
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