DE2937890C2

DE2937890C2 - Vorrichtung zur Lackzuführung zu einem elektrostatischen Farbgeber

Info

Publication number: DE2937890C2
Application number: DE2937890A
Authority: DE
Inventors: Gunther 6450 Hanau Fleig; Winfried 6054 Rodgau Ott; Gerd 6056 Heusenstamm Schäfer
Original assignee: Ransburg Gema GmbH
Current assignee: Ransburg Gema GmbH
Priority date: 1979-09-19
Filing date: 1979-09-19
Publication date: 1981-12-17
Also published as: DE8107630U1; US4413788A; DE2937890A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bisher üblichen Vorrichtungen zum elektrostatischen Farbauftrag besteht zwischen dem aufzutragenden, elektrisch leitfähigen Lack einerseits und der einzufärbenden Oberfläche andererseits eine Potentialdifferenz, welche sicherstellt, daß zerstäubte Lackpartikel von der einzufärbenden Oberfläche angezogen werden. Wenn der Lack leitfähig ist, steht natürlich auch der dem jeweiligen Farbgeber zugeordnete Lack-Vorratsbehälter gegenüber dem zu lackierenden Gegen stand unter der gleichen Potentialdifferenz; der Gegenstand ist normalerweise geerdet

Bei Großlackierereien, wie sie beispielsweise in der Kraftfahrzeugherstellung Verwendung finden, ist während des täglichen Betriebes ein mehrfaches Nachfüllen des Vorratsbehälters mit Lack erforderlich, selbst wenn man diese Vorratsbehälter sehr groß auslegt Hierzu muß die gesamte Farbgebereinrichtung entladen und nach dem Auffüllen des Vorratsbehälters wieder auf die

ίο ursprüngliche Potentialdifferenz aufgeladen werden. Hierdurch treten Betriebsverzögerungen ein, welche den Produktionsablauf stören. Bei der Kraftfahrzeugherstellung sind deshalb Pufferzonen erforderlich, in welchen sich noch nicht eingefärbte Kraftfahrzeugteile,

ι? welche in konstanter Zeitfolge vom Fließband angeliefert werden, zwischengelagert werden können, wenn gerade ein Nachfüllvorgang durchgeführt werden muß. Um den genannten Aufwand zu verringern, wurde eine der Anmelderin zur Kenntnis gelangte Anlage entwickelt bei welcher der kontinuierliche Betrieb dadurch ermöglicht wird, daß zwischen dem Vorratssystem für Farbe und den eigentlichen, dem jeweiligen Farbgeber zugeordneten Vorratsbehälter ein zusätzlicher Zwischenspeicher angeordnet ist, welcher alternie- rend geerdet und an das Vorratssystem angeschlossen oder auf eine Potentialdifferenz gegenüber diesem gebracht und an den unter gleichem Potential stehenden Vorratsbehälter artgeschlossen wird. Hierdurch ist es möglich, während des kontinuierlichen Betriebs des Farbgebers ständig dessen Farbvorrat zu ergänzen, ohne daß der Farbgeber hierzu außer Betrieb genommen werden müßte.

Nachteilig ist bei der genannten Anlage allerdings der verhältnismäßig hohe bauliche und technische Aufwand, der zur Erstellung und zum Betrieb dieser Anlage erforderlich ist

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eingangs genannte Vorrichtung derart weiterzubilden, daß sie, bei nur geringem Bau- und Betriebsaufwand, den kontinu ierlichen Betrieb eines Farbgebe.3 und das ständige Nachfüllen des ihm zugeordneten Zwischenspeichers gestattet Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Weiterbildung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Es wird somit verhindert, daß der Farbstrahl der in den Zwischenspeicher einfließenden Farbe eine Leitfähigkeit zwischen dem unter Potential stehenden Zwischenspeicher und dem geerdeten Vorratssystem, herstellt da dieser Farbstrahl in elektrisch nicht miteinander verbundene Elemente aufgeteilt wird. Hierbei ist zwischen der Einrichtung zum Auftrennen des Farbstrahls und der Füllhöhe ein derartiger Abstand einzuhaken, daß kein Überschlag über die aufeinanderfolgenden Farbtropfen erfolger, kann. Zusätzlich wird es im praktischen Betrieb von Vorteil sein, eine zusätzliche Sicherheit durch eine elektronische Funkenschutzeinrichtung anzustreben, wie sie für elektrostatische Anlagen üblich ist.

Die Einrichtung zum Auftrennen des Farbstrahls

kann hydraulisch wirken, indem der Farbstrahl in Teilstrahlen aufgeteilt wird, welche derart ineinander eingeleitet werden, daß sie einander auftrennen. Die Einrichtung kann auch pneumatisch wirken, indem beispielsweise eine quer zum Farbstrahl gerichtete Preßluftdüse diesen auftrennt. Es kann gegebenenfalls auch von Vorteil sein, eine mechanische Einrichtung zu verwenden, welche beispielsweise mittels eines Schleuderrades den auf dieses auftreffenden Farbstrahl

in Einzeltropfen zerteilt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es zum Erzielen einer besonders einfachen Vorrichtung und eines besonders störungsfreien Betriebes besonders von Vorteil, eine elektrische Einrichtung zu verwenden, welche zum Auftrennen des Farbstrahls ein elektrisch leitfähiges, geerdetes Farb-Zuführrohr enthält, dessen offene Mündung dem Zwischenspeicher zugewandt ist und vorzugsweise in dessen Innenraum angeordnet ist: wegen der Pcnentialdifferenz zwischen der geerdeten Mündung und der im Zwischenspeicher befindlichen Farbfüllung wird der Farbstrahl sofort in Einzeltröpfchen zerrissen, die sich längs elektrischer Feldlinien bewegen. Zwar wird wegen der Ausbildung dieser Feldlinien Ladung abfließen, doch ist die hierbei erreichte Stromstärke derart gering, daß der Betrieb des Farbgebers nicht beeinflußt wird und die abgeschlossene Ladung durch die dem Farbgeber zugeordnete Hochspannungsversorgung ohne weiteres ausgeglichen werden kann.

Um die zwischen der Füllhöhe und der Mündung des Farb-Zuführrohres erforderliche Strecke zu verringern und somit mit einfachen Mitteln einen noch kompakteren Aufbau zu ermöglichen, wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß zwischen Mündung und Füllhöhe eine sich quer zum Farb-Zuführrohr erstreckende Prallfläche angeordnet ist, auf welche der aus der Mündung austretende Farbstrahl zunächst auftrifft und radial in Richtung der Feldlinien abgelenkt wird. Die Prallfläche kann aus elektrisch nicht leitfähigem Material gebildet sein, um die Ausbildung der Feldlinien zwischen Mündung und Zwischenspeicher nicht zu beeinträchtigen; es kann gegebenenfalls aber auch von Vorteil sein, als Prallfläche ein elektrisch leitfähiges Prallblech zu wählen, wobei durch dessen Formgebung der Verlauf der Feldlinien und somit auch der Flüssigkeitstropfen beeinflußbar ist

Es ist grundsätzlich möglich, die Seitenwände des Zwischenspeichers aus elektrisch leitfähigem Material herzustelle/i, doch müßte dann deren Abstand zur Mündung des Farb-Zuführrohres verhältnismäßig groß gewählt werden, um zu verhindern, daß sich Farbe in unerwünschtem Maße an den Wänden des Zwischenspeichers anlagert. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es somit besonders von Vorteil, daß die Seitenwandungen des Zwischenspeichers aus elektrisch nicht leitfähigem Material gebildet sind, da hierdurch ein verhältnismäßig kompakter Aufbau des Zwischenspeichers ermöglicht wird. Allerdings ist auch in diesem Falle ein Mindestabstand zwischen der Mündung des Farb-Zuführrohres und den isolierten Seitenwänden einzuhalten, da diese durch das unvermeidliche Anlagern eines Farbfilms in gewissem Umfang leitfähig werden.

Um ein Austreten von Farbtröpfchen aus dem Zwischenspeicher zu verhindern, ist es erforderlich, dessen Seitenwände verhältnismäßig weit über die Mündung des Farb-Zuführrohres hinaus zu verlängern, denn es ist praktisch nicht möglich, den Zwischenspeicher durch einen passenden Deckel zu verschließen, da in diesem Falle durch Farbanlagerungen über Seitenwände und Deckel zu dem geerdeten Farb-Zuführrohr eine leitende Verbindung hergestellt würde.

Um eine niedrige Bauhöhe dennoch zu ermöglichen, wird gemäß einer v/eiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, daß oberhalb des Zwischenspeichers ein Deckel angeordnet ist, der mit der Oberkante des Zwischenspeichers einen Ringspalt bildet, wobei der Deckel vorzugsweise, zur Vermeidung einer Verbindung mit dem Zwischenspeicher, arn Farb-Zuführrohr angebracht ist Dieser Ringspalt muß

natürlich derart dimensioniert sein, daß ein Überschlag verhindert wird.

Durch den Deckel wird nicht nur das unerwünschte Austreten von Farbe verhindert, sondern der Deckel bildet zusätzlich eine Montageplatte für Zusatzeinrichtungen, welche geerdet sind und somit mit Anlagenteilen des Farbgebers nicht in leitende Verbindung gelangen dürfen.

Eine bevorzugte Zusatzeinrichtung ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Belüftungseinrichtung, welche das Durchspülen des Zwischenspeichers mit Frischluft bewirkt; hierdurch wird vermieden, daß sich bei längerem Betrieb zusätzlich zu den verhältnismäßig großen Farbtropfen auch ein Farbnebel bildet, der eine verhältnismäßig hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen kann und der somit einen verhältnismäßig großen Mindesta^rtand zwischen der Mündung des Farb-Zuführrohres i:nd der. leitfähigen Oberflächen des Zwischenspeichers erforderlich macht Die Belüftungseinrichtung ermöglicht es somit, den genannten Mindestabstand und damit auch die Abmessungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglichst klein zu halten.

Wie bereits oben angedeutet, ist der freitragend über dem Zwischenspeicher angeordnete Deckel als Träger für Teile der Belüftungseinrichtung besonders gut geeignet; es besteht somit eine weitere, bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die Belüftungseinrichtung einen schräg zur Achse des Zwischenspeichers angeordneten Belüftungsstutzen aufweist, weleher den Deckel durchdringt an diesem angebracht ist, sich bis in das Innere des Zwischenspeichers erstreckt und an dessen Außenseite an eine Frischluftzufuhr anschließbar ist Durch die schräge Anordnung des Belüftungsstutzens wird eine zyklonar'ige Ringströmung im Inneren des Zwischenspeichers erzeugt; es werden somit Farbpartikel, die von der Spülluft rrJtgerissen werden, an der Seitenwand des Zwischenspeichers, welcher einen kreisförmigen Querschnitt aufweist ausgetragen, so daß eine aufwendige zusätzliehe Anlage zum Absaugen farbhaltiger Luft und Zurückgewinnung der Farbe nicht erforderlich ist

Es ist grundsätzlich möglich, zwischen der Einrichtung zum Auftrennen des Farbstrahls und dem Vorratssystem ein Durchsatz-Steuerventil anzubringen, durch welches der Farbdurchsatz derart eingestellt wird, daß ein kontinuierlicher Farbstrahl ständig im Zwischenspeicher aufgetrennt wird. Der Vorteil des kontinuierlichen Betriebes liegt darin, daß die gesamte Vo'Ti:htung auf verhältnismäßig geringe Durchsätze ausgelegt sein kann und deshalb besonders kompakt ausgeführt werden kann. Da aber oer Farbgeber seinerseits im Regelfall nicht kontinuierlich Farbe abgibt, wäre wieder ein zusätzlicher Zwischenspeicher erforderlich, um einen Ausgleich zwischen dem diskontinuierlich betriebenen Farbgeber und der kontinuierlichen Farbzufuhr herzustellen. Es ist deshalb gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besonders von Vorteil, daß im Zwischenspeicher eine Meßeinrichtung für die Füllhöhe angeordnet ist, welche mit einem Absperrventil in Steuerverbindung steht, das zwischen dem Vorratssystem und der Einrichtung zum Auftrennen des Farbstrahls zwischengeschaltet ist. Die Füllhöhe wird somit diskontinuierlich durch öffnen bzw.

Schließen des Absperrventils beim Erreichen vorgegebener Grenzwerte geregelt; die jeweilige Fernspeisung von Farbe entspricht somit dem jeweiligen, tatsächlichen Farbverbrauch des Farbgcbcrs. so daß ein zusätzlicher, unter Hochspannungspotential stehender Zwischenspeicher überflüssig wird.

Die Meßeinrichtung für die Füllhöhe weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der F.rfindung einen luftgefüllten Schlauch aus Isoliermaterial auf. welcher einerseits unterhalb der Füllhöhe in den Zwischenspeicher und andererseits oberhalb der Füllhöhe in einen Meßumformer einmündet, der die Meßgröße, die in l.uftdruckschwankungcn im Inneren des Schlauches besteht, in Steuersignale umwandelt, mit welchen das Absperrventil angesteuert werden kann.

Der Gegenstand der F.rfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung ist eine PotentialTrennemrichtung dargestellt, welche elektrisch Initfähigps. /. B. wasserverdünntes Lackmaterial aus einem geerdeten Farbringleitungssystem einem am Hochspannungspotential liegenden elektrostatischen Farbgeber zuführt, ohne daß es zu einem elektrischen Kurzschluß zwischen den beiden Potentialen kommt.

Auf einem Isolierschemel 1 mit entsprechender Isoliereigenschaft ist der Sammelbehälter 2 aufgebaut. Dieser Sammelbehälter ist aus dickwandigem, speziell behandeltem Hochdruck-Polyäthylen gefertigt. Der Boden des Sammelbehälters 2 ist trichterförmig ausgebildet und besitzt einen metallenen Einsatzlrichter mit metallenem Abflußstutzen 3. In der Mittelachse des Sammelbehälters 2 ist ein Lackzuführungsrohr 9 aus Stahl angeordnet. Das in den Sammelbehälter hineinragende Rohrende kann bei Bedarf mit einer metallenen oder isolierenden Prallscheibe 15 versehen werden. Über ein pneumatisches Zweiwege-Lackventil ist das L.ackzuführungsrohr mit der Lackringleitung verbunden. Die Dimensionen des Sammelbehälters sind so groß gewählt, daß das mittig angeordnete Lackzuführungsrohr 9 einen radialen Abstand von ca. 350 mm bis zur Behälterinnenwand hat. Der Abstand zwischen der Ausflußöffnung des Lackzuführungsrohres 9 bzw. 15 und dem frei wählbaren Flüssigkeitspiegel 8 am Behälterboden beträgt ca. 300 mm.

Das Lackzuführungsrohr 9 ist in einem Kunststoffdeckel 10 geführt, welcher jedoch keine mechanische Verbindung zum Sammelbehälter 2 aufweist damit eine eventuelle elektrische Brückenbildung ausgeschlossen ist. Der Deckel 10 ist mit einem schräg angeordneten Luftzuführungsstutzen 16 versehen, der seinerseits mit einer vorhandenen Frischluftanlage verbunden ist. Die in den Sammelbehälter 2 über den Stutzen 16 eingebrachte Frischluft durchspült in Form eines einfachen Zyklons den Sammelbehälter und trägt infolge eines leichten Überdrucks leicht flüchtige Gase aus dem Sammelbehälter heraus. Mit dem metallenen Abflußstutzen 3 des Sammelbehälters 2 ist die Ansaugleitung einer oder mehrerer isoliert angeordneter Lackpumpen 4 direkt verbunden. Der Antrieb der l^ckpumpen 4 erfolgt jeweils über eine Isolierwelle 5 durch einen geerdeten Motor mit Getriebe 6. Die l-ackpumpen-Druckleitung 7 besteht aus einem Kunststoffschlauch und ist direkt mit dem elektrostatischen Sprühorgan 14 (z. B. einer Sprühglocke) verbunden. Zur Steuerung des Füllstandes 8 im Sammelbehälter 2 ist der trichterförmige Boden mit einem Kunststoffschlauch 13 versehen, der wiederum mit einem Druckkontrollgerät 17 verbunden ist. Bei steigendem Flüssigkeitsspiegel 8

ίο entsteht eine Erhöhung des Drucks in der im Schlauch 13 vorhandenen Luftsäule. Diese Druckerhöhung bzw. eine Druckreduzierung wird im Druckkonirollgerät 17 in entsprechende elektrische oder pneumatische Signale zur Ansteuerung des Lackventils U in der Farbzufuhrleitung 12 umgesetzt. Dadurch wird eine im wesentlichen konstante Höhe des im Sammelbehälter 2 vorhandenen Flüssigkeilsspiegels ermöglicht.

Die Farbringleitung 12, das Lackventil II, das

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stutzen 16, das Druckkontrollgerät 17 und das Antriebsaggregat 6 für die Lackpumpen 4 sind elektrisch leitend mit dem Erdpotential verbunden. Im Gegensatz hierzu sind der Einsatztrichter mit dem Abflußstutzen 3, die im Zwischenspeicher vorhandene Farbmenge, die Lackpumpe 4 und das Sprühorgan 14 elektrisch leitend mit dem gleichen Hochspannungspotential verbunden und befinden sich innerhalb einer über Türkontfite gesicherten l-ackierkabine, deren Wand 18 in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

ίο Durch die geringen Abmessungen der Potential-Trenneinrichtung ist deren Unterbringung, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, im Inneren der Lackierkabine problemlos möglich.
Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist wie folgt: besteht keine Potential-Differenz zwischen dem Sammelbehälterboden 3 und dem Lackzuführungsrohr 9 bzw. der Prallplatte 15, dann fließt das über das Ventil II zugeführte Lackmaterial frei in Form eines Strahles bzw. großer, gegebenenfalls zusammenhängender Tropfen aus dem Rohr 9 zum Behälterboden 3. Entsteht aber eine Potentialdifferenz zwischen Behälterboden 3 und geerdetem Lackrohr 9 bei eingeschalteter Hochspannung, so wird der aus dem Rohr 9 ausfließende Lackstrom sofort in kleine einzelne Tropfen zerrissen, die sich ungefähr auf den elektrischen Feldlinien bewegen. Die Zone der Einzeltropfen über dem Flüssigkeitsspiegel am Boden ist in der Höhe direkt abhängig von der Potentialdifferenz. Je nach Potentialdifferenz zwischen Rohr 9 und Boden 8 fließt ein Strom in der Größenordnung von ca. 0,1 bis 0,4 mA. Es spielt praktisch keine Rolle, ob das geerdete Lackmater;..! bei bereits vorhandener Potentialdifferenz zugeführt wird, oder ob während der Lackzufuhr die Potentialdifferenz aufgebaut wird.

Der Oberschlag energiereicher Funken innerhalb der Einrichtung wird in erster Linie durch die Dimensionierung der Luft- bzw. Isolationsstrecken verhindert; zusätzlich ist der im Hochspannungskreis liegende, elektronische Funkenschutz wirksam.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Zuführung eines elektrisch leitenden Lacks aus einem geerdeten Vorratssystem zu einer auf Hochspannungs-Potential liegenden, elektrostatischen Sprüheinrichtung, mit einem aus dem Vorratssystem bis zu einer maximalen Füllhöhe gesteuert auffüllbaren Zwischenspeicher, der mit der elektrostatischen Sprüheinrichtung über eine auf Hochspannungs-Potential liegende den Lack zuführende Druckleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung des Zwischenspeichers (2) eine vom Vorratssystem (12) ausgehende Leitung vorgesehen ist, die am offenen Ende eine anschließbare Einrichtung (9) zum Auftrennen des zugeführten Farbstrahls in elektrisch getrennte Einzeltropfen aufweist und oberhalb der maximalen Füllhöhe (8) und gegenüber leitfähigen Oberflächen des Zwischenspeichers zur Vermeidung eines elektrischen Überschlages jeweils einen Mindestabsisnd aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Auftrennen des Farbstrahls ein elektrisch leitfähiges, geerdetes Farb-Zuführrohr (9) ist, dessen Mündung der Farbfüllung im Zwischenspeicher (2) zugewandt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mündung und Füllhöhe (8) eine sich quer zum Farb-Zuführrohr (9) erstreckende Prallplatte (15) angeordnet ist

4. Vorrichi'üig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandungen des Zwischenspeichers (2) aus elektrisch nicht leitfähigem Material gebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem dtr Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß oberhalb des Zwischenspeichers (2) ein zur Vermeidung einer Verbindung mit dem Zwischenspeicher am Farb-Zuführrohr (9) angebrachter Deckel (10) angeordnet ist, der mit der Oberkante des Zwischenspeichers einen Ringspalt bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet daß zur Einhaltung des Mindestabstandes zwischen leitfähiger Oberfläche des elektrisch leitfähigen Lackes und der Farbstrahlauftrenneinrichtung und damit zur Vermeidung eines elektrischen Überschlages im Zwischenspeicher (2) eine Meßeinrichtung (13,17) für die Füllhöhe (8) in Steuerverbindung mit einem Absperrventil (11), das zwischen dem Vorratssystem (1) und der Einrichtung (9) zum Auftrennen des Farbstrahls vorgesehen ist, angeordnet ist.