[0001] Die Erfindung betrifft eine Mischanlage bzw. ein Mischverfahren zum Mischen von mehreren
Komponenten (z.B. Beschichtungsmittelkomponenten) in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis
zu einem Gemisch (z.B. Beschichtungsmittelgemisch), beispielsweise zum Mischen von
Kunststoffen oder zum Mischen eines Stammlacks mit einem Härter zu einem Zweikomponentenlack.
[0002] Derartige Mischanlagen sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausgestaltungen
bekannt, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
[0003] Beispielsweise sind Einspritzmischsysteme bekannt, bei denen ein kontinuierlicher
Strom einer ersten Beschichtungsmittelkomponente laufend gemessen wird. Beim Erreichen
einer bestimmten Mindestmenge der Beschichtungsmittelkomponente wird dann eine bestimmte
Einspritzmenge einer zweiten Beschichtungsmittelkomponente in den Strom eingespritzt.
Dieser Vorgang wiederholt sich dann laufend, so dass die beiden Beschichtungsmittelkomponenten
mit dem gewünschten Mischungsverhältnis zusammengeführt werden. Allerdings erfordern
derartige Einspritzmischsysteme in der Regel noch einen statischen Mischer, um das
Beschichtungsmittelgemisch gleichmäßiger zu mischen.
[0004] Weiterhin sind zum Mischen von verschiedenen Beschichtungsmittelkomponenten Dosierpumpensysteme
bekannt, bei denen Dosierpumpen die verschiedenen Beschichtungsmittelkomponenten in
einem gemeinsamen Kanal zusammenführen, wobei das Beschichtungsmittelgemisch dann
in der Regel auch noch durch einen statischen Mischer geleitet wird, um die Beschichtungsmittelkomponenten
gleichmäßiger zu mischen. Hierbei wird das Mischungsverhältnis durch die Fördermengen
der Dosierpumpen eingestellt.
[0005] Eine Abwandlung derartiger Dosierpumpensysteme sind Dosierkolbensysteme, bei denen
anstelle von Dosierpumpen Dosierzylinder mit verschiebbaren Dosierkolben treten.
[0006] Ferner sind Mischkammersysteme bekannt, bei denen die einzelnen Beschichtungsmittelkomponenten
beispielsweise durch Dosierpumpen oder Dosierzylinder in eine Mischkammer eingebracht
und dort beispielsweise durch ein Rührwerk vermischt werden. Ein solches Mischkammersystem
ist beispielsweise aus
EP 0 334 092 A1 bekannt.
[0007] Weiterhin ist aus
DE 10 2015 008 659 A1 eine Mischeinrichtung bekannt, die in einen Zerstäuber integriert werden kann. Hierbei
wählt eine Wechselventilanordnung die zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten
aus und führt diese am Ausgang der Wechselventilanordnung zusammen, wobei das Beschichtungsmittelgemisch
dann noch durch einen statischen Mischer (z.B. Gittermischer, Wendelmischer) geleitet
wird.
[0008] Zum allgemeinen technischen Hintergrund der Erfindung ist auch hinzuweisen auf
DE 37 25 646 A1.
[0009] Ferner offenbart
DE 20 2008 001 992 U1 eine Mischanlage zum Mischen von Komponenten eines Beschichtungsmittels. Die verschiedenen
Komponenten werden hierbei über Einlassventile nacheinander in einen Dosierzylinder
gegeben, wobei eine Waage die jeweilige Füllmenge misst und die Öffnungs- bzw. Schließzeiten
der Einlassventile entsprechend steuert. Nachteilig an dieser bekannten Mischanlage
ist die Tatsache, dass eine Waage zur Messung der jeweiligen Füllmengen erforderlich
ist.
[0010] Die vorstehend beschriebenen bekannten Mischeinrichtungen sind jedoch noch nicht
vollständig befriedigend.
[0011] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Mischanlage bzw.
ein entsprechendes Mischverfahren zu schaffen.
[0012] Diese Aufgabe wird durch eine Mischanlage bzw. ein Mischverfahren gemäß den unabhängigen
Ansprüchen gelöst.
[0013] Die erfindungsgemäße Mischanlage eignet sich zum Mischen von mehreren Beschichtungsmittelkomponenten
in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zu einem Beschichtungsmittelgemisch. Beispielsweise
kann die erfindungsgemäße Mischanlage eingesetzt werden, um einen Stammlack mit einem
Härter zu einem Zweikomponentenlack zu mischen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich
des Typs der zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten nicht auf Stammlack und
Härter beschränkt. Vielmehr eignet sich die Erfindung auch zur Mischung anderer Typen
von Beschichtungsmittelkomponenten. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung
hinsichtlich der Anzahl der zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten nicht auf
genau zwei Beschichtungsmittelkomponenten beschränkt ist. Vielmehr eignet sich die
Erfindung auch zum Mischen einer größeren Anzahl von Beschichtungsmittelkomponenten.
[0014] Darüber hinaus eignet sich die Erfindung auch zum Mischen anderer Komponenten als
Beschichtungsmittelkomponenten. Beispielsweise kann es sich bei den zu mischenden
Komponenten um Kunststoffe handeln. So können beispielsweise milchige Plastisole in
der Spielzeugindustrie eingefärbt werden, indem Grundfarbpigmente gemischt werden,
um den gewünschten Farbton zu erreichen. Ein weiteres Beispiel sind Kleber, die eingefärbt
werden, um bestimmte Farbkontraste in Fugen von Kanten zu vermeiden. Im Folgenden
wird jedoch zur Vereinfachung der konkrete Begriff "Beschichtungsmittelkomponenten"
verwendet, was jedoch keine Beschränkung bedeuten soll.
[0015] Die erfindungsgemäße Mischanlage weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand
der Technik gemäß
DE 10 2015 008 659 A1 eine Wechselventilanordnung mit mehreren Einlässen zur Zuführung der zu mischenden
Beschichtungsmittelkomponenten und einem gemeinsamen Auslass zur Abgabe der zu mischenden
Beschichtungsmittelkomponenten auf.
[0016] Vorzugsweise dient die Wechselventilanordnung nicht nur zur Steuerung des Materialzuflusses
für die einzelnen Beschichtungsmittelkomponenten, sondern auch zur Auswahl der zu
mischenden Beschichtungsmittelkomponenten aus einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden
Beschichtungsmittelkomponenten. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Wechselventilanordnung
einen von zahlreichen Stammlacken auswählt und mit einem gemeinsamen oder einem individuell
passenden Härter zusammenführt.
[0017] Hierbei ist zu erwähnen, dass die Wechselventilanordnung die zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten
am Auslass vorzugsweise sequentiell abgibt, d.h. ohne eine zeitliche Überlappung.
Am Auslass der Wechselventilanordnung wird also vorzugsweise noch kein Beschichtungsmittelgemisch
abgegeben. Vielmehr treten die zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten am Auslass
der Wechselventilanordnung vorzugsweise sequentiell und ungemischt aus.
[0018] Die erfindungsgemäße Mischanlage zeichnet sich nun durch einen Dosierzylinder aus,
der mit dem Auslass der Wechselventilanordnung verbunden ist und die zu mischenden
Beschichtungsmittelkomponenten von der Wechselventilanordnung aufnimmt. In dem Dosierzylinder
befindet sich ein verschiebbarer Dosierkolben, der beim Befüllen des Dosierzylinders
verschoben wird, so dass die Kolbenbewegung des Dosierkolbens die Füllmenge der jeweiligen
Beschichtungsmittelkomponente definiert. Die zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten
werden also von der Wechselventilanordnung ausgewählt, dem Dosierzylinder zugeführt
und in dem Dosierzylinder zusammengeführt.
[0019] Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Dosierzylinders ist allgemein
zu verstehen und nicht beschränkt auf einen Dosierzylinder mit einem exakt kreisförmigen
Innenquerschnitt. Vielmehr können der Dosierzylinder und der Dosierkolben auch beliebige
andere Querschnitte aufweisen. Entscheidend ist lediglich, dass der Dosierkolben in
dem Dosierzylinder verschiebbar ist, um die Füllmenge des jeweiligen Beschichtungsmittels
zu definieren.
[0020] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Dosierantrieb vorgesehen,
um den Dosierkolben in dem Dosierzylinder entsprechend der definierten Füllmenge des
jeweiligen Beschichtungsmittels zu bewegen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen,
dass der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Dosierzylinders vorzugsweise
impliziert, dass die jeweilige Füllmenge der jeweiligen Beschichtungsmittelkomponente
genau eingestellt werden kann, was dem Begriff des Dosierens entspricht.
[0021] Vorzugsweise weist der Dosierantrieb einen Elektromotor (z.B. Servomotor) auf, der
über ein Schraubgetriebe (z.B. Kugelgewindegetriebe) oder über einen Zahnriemen auf
den Dosierkolben wirken kann.
[0022] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Dosierantrieb einen Drehwinkelgeber aufweist,
der den Drehwinkel des Elektromotors misst, wobei der Drehwinkel des Elektromotors
auch die Füllmenge definiert. Der Drehwinkelgeber ermöglicht also mittelbar eine genaue
Messung der Füllmenge der jeweiligen Beschichtungsmittelkomponente. Der Drehwinkelgeber
verfügt deshalb vorzugsweise über eine sehr große Winkelauflösung, um eine hohe Dosiergenauigkeit
zu erreichen. Die Winkelauflösung des Drehwinkelgebers kann deshalb im Rahmen der
Erfindung mindestens 2000, 4000, 8000, 16000, 32000, 64000 oder sogar mindestens 128000
Inkremente pro Umdrehung betragen, um eine entsprechend hohe Dosiergenauigkeit zu
erzielen.
[0023] Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass kinematisch
zwischen dem Elektromotor und dem Dosierkolben eine Welle und/oder eine Kolbenstange
aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, um eine Potentialtrennung
zu ermöglichen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Beschichtungsmittelgemisch
für eine elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung elektrisch aufgeladen werden
soll.
[0024] Der Dosierantrieb ermöglicht vorzugsweise - wie bereits vorstehend kurz erwähnt wurde
- eine hohe Dosiergenauigkeit mit sehr geringen Dosierfehlern. Die Dosierfehler können
beispielsweise kleiner sein als ±10ml, ±5ml, ±2ml, ±1ml, ±500n1, ±200nl oder sogar
±100nl.
[0025] Alternativ zu dem vorstehend erwähnten Elektroantrieb des Dosierantriebs besteht
auch die Möglichkeit, dass der Dosierantrieb pneumatisch oder hydraulisch arbeitet.
[0026] Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass der Dosierzylinder mit dem Auslass
der Wechselventilanordnung verbunden ist, d.h. der Dosierzylinder wird aus dem Ausgang
der Wechselventilanordnung befüllt. Vorzugsweise ist zwischen dem Auslass der Wechselventilanordnung
und dem Dosierzylinder ein steuerbares Absperrventil angeordnet, um die Materialabgabe
aus der Wechselventilanordnung in den Dosierzylinder zu steuern.
[0027] Der Dosierzylinder gibt das vorgemischte Beschichtungsmittelgemisch dann an ein Applikationsgerät
ab, wobei zwischen dem Dosierzylinder und dem Applikationsgerät ein steuerbares Auslassventil
und/oder ein statischer Mischer (z.B. Gittermischer, Wendelmischer) angeordnet sein
können, wobei der statische Mischer die Aufgabe hat, die von dem Dosierzylinder nur
vorgemischten Beschichtungsmittelkomponenten gleichmäßiger zu mischen.
[0028] Ferner kann die erfindungsgemäße Mischanlage eine Materialrückführung aufweisen,
um bei einem Spülvorgang Beschichtungsmittelreste aus dem Dosierzylinder aufzunehmen.
Beispielsweise kann diese Materialrückführung einen Sammelbehälter für die Beschichtungsmittelreste
aufweisen.
[0029] Hierbei ist vorzugsweise ein steuerbares Spülmittelventil vorgesehen, um die Zuführung
von Spülmittel in den Dosierzylinder zu steuern.
[0030] Darüber hinaus kann auch ein steuerbares Rückführventil vorgesehen sein, um die Materialabgabe
aus dem Dosierzylinder in die Materialrückführung zu steuern.
[0031] Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, dass stromabwärts hinter der
Wechselventilanordnung mehrere Dosierzylinder und/oder mehrere statische Mischer in
Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, was auch eine Potentialtrennung
ermöglicht. Den einzelnen Dosierzylindern ist vorzugsweise jeweils ein Spülmittelventil,
ein Rückführventil, ein Absperrventil und/oder ein Auslassventil zugeordnet.
[0032] Der Anschluss der Materialrückführung kann jedoch bei den verschiedenen Dosierzylindern
unterschiedlich erfolgen. So kann die Materialrückführung mit dem zugehörigen Rückführventil
bei dem stromaufwärtigen Dosierzylinder unmittelbar an den Dosierzylinder angeschlossen
sein. Bei dem stromabwärtigen Dosierzylinder kann dagegen zwischen Dosierzylinder
und Materialrückführung der statische Mischer angeordnet sein.
[0033] Weiterhin ist noch zu erwähnen, dass sich die erfindungsgemäße Mischanlage für eine
sehr große Viskositätsbandbreite eignet, d.h. es können Beschichtungsmittelkomponenten
mit sehr unterschiedlichen Viskositäten gemischt werden. Beispielsweise kann die Viskositätsbandbreite
15MPa·s bis 10000MPa·s betragen.
[0034] Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Mischanlage beansprucht die Erfindung
auch Schutz für ein entsprechendes Mischverfahren, wobei sich die einzelnen Verfahrensschritte
des erfindungsgemäßen Mischverfahrens bereits aus der Beschreibung ergeben und deshalb
nicht separat beschrieben werden müssen.
[0035] Es ist jedoch zu erwähnen, dass zur Durchmischung der Beschichtungsmittelkomponenten
in dem Dosierzylinder oder zum Lösen von Beschichtungsmittelrückständen in dem Dosierzylinder
die Möglichkeit besteht, den Dosierkolben ruckartig hin- und herzubewegen. Bei dieser
ruckartigen Hin- und Herbewegung des Dosierkolbens entstehen Turbulenzen in dem Dosierzylinder,
die zur Durchmischung der Beschichtungsmittelkomponenten bzw. zum Lösen von Beschichtungsmittelrückständen
bei einem Spülvorgang beitragen.
[0036] Das Hin- und Herbewegen des Dosierkolbens kann beispielsweise dadurch erreicht werden,
dass zusätzlich zu den zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten bzw. dem Spülmittel
ein Restvolumen von Luft in den Dosierzylinder eingefüllt wird. Der Dosierantrieb
wird dann eingeschaltet, um die Luft in dem Dosierzylinder zu komprimieren. Beim Ausschalten
des Dosierantriebs wird der Dosierkolben dann freigegeben, so dass die komprimierte
Luft den Dosierkolben ruckartig zurückspringen lässt, wodurch in dem Dosierzylinder
Turbulenzen entstehen, die zur Verbesserung der Durchmessung bzw. zum Lösen der Beschichtungsmittelrückstände
in dem Dosierzylinder beitragen. Die Luft kann dann beispielsweise aus dem Dosierzylinder
abgelassen werden.
[0037] Ferner ist zu erwähnen, dass die verschiedenen zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten
vorzugsweise in einer bestimmten Reihenfolge in den Dosierzylinder eingefüllt werden.
[0038] Beispielsweise kann die Reihenfolge der Befüllung des Dosierzylinders an der Viskosität
der zu befüllenden Beschichtungsmittelkomponenten orientiert werden. Vorzugsweise
wird hierbei mit der Befüllung von niederviskosen Beschichtungsmittelkomponenten begonnen,
um dann mit der Befüllung von höher viskosen Beschichtungsmittelkomponenten fortzuschreiten.
[0039] Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Reihenfolge der Befüllung der verschiedenen
Beschichtungsmittelkomponenten an der jeweiligen Füllmenge orientiert wird, wobei
vorzugsweise mit einer Befüllung kleiner Füllmengen begonnen und mit einer Befüllung
großer Füllmengen fortgesetzt wird.
[0040] Schließlich besteht auch die Möglichkeit, dass zunächst Stammlack eingefüllt wird,
während der Härter zuletzt eingefüllt wird.
[0041] Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mischanlage,
- Figur 2
- eine Abwandlung von Figur 1 mit zwei Dosierzylindern und zwei statischen Mischern,
- Figur 3
- eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Mischverfahrens in Form eines
Flussdiagramms,
- Figuren 4A und 4B
- eine Abwandlung des Flussdiagramms gemäß Figur 3,
- Figur 5
- ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der Verbesserung der Durchmischung durch ein
ruckartiges Hin- und Herbewegen des Dosierkolbens, und
- Figur 6
- ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der Verbesserung der Spülwirkung durch ruckartiges
Hin- und Herbewegen des Dosierkolbens.
[0042] Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mischanlage zum Mischen
mehrerer Beschichtungsmittelkomponenten (z.B. Härter und verschiedene Stammlacke)
zu einem Beschichtungsmittelgemisch, das dann von einem Applikationsgerät 1 (z.B.
Zerstäuber) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil) appliziert werden
kann.
[0043] Hierzu weist die erfindungsgemäße Mischanlage zunächst eine Wechselventilanordnung
2 mit zahlreichenden Einlässen 3 auf, um die zu mischenden Beschichtungsmittelkomponenten
zuzuführen. Beispielsweise können über die Einlässe 3 der Wechselventilanordnung 2
mehrere verschiedene Stammlacke und ein Härter zugeführt werden.
[0044] Den einzelnen Einlässen 3 der Wechselventilanordnung 2 ist jeweils ein Einlassventil
4 zugeordnet, um den Materialfluss aus den einzelnen Einlässen 3 in einen gemeinsamen
Kanal 5 hin zu einem Auslass 6 der Wechselventilanordnung 2 zu steuern.
[0045] Der Auslass 6 der Wechselventilanordnung 2 ist über ein Absperrventil 7 mit einem
Dosierzylinder 8 verbunden.
[0046] In dem Dosierzylinder 8 ist ein Dosierkolben 9 von einem Dosierantrieb 10 mit einem
Servomotor verschiebbar, wobei der Dosierantrieb 10 über eine elektrisch isolierende
Kolbenstange 11 auf den Dosierkolben 9 wirkt. Die elektrisch isolierende Kolbenstange
11 ermöglicht hierbei eine Potentialtrennung im Rahmen einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung.
[0047] Der Dosierzylinder 8 ist über ein Auslassventil 12, einen statischen Mischer 13 (z.B.
Gittermischer, Wendelmischer) und ein Hauptventil 14 mit dem Applikationsgerät 1 verbunden.
[0048] Darüber hinaus weist die Mischanlage noch ein Spülmittelventil 15 auf, um bei einem
Spülvorgang Spülmittel in den Dosierzylinder 8 einzuleiten.
[0049] Ferner umfasst die Mischanlage eine Materialrückführung 16, die in einen Sammelbehälter
17 mündet.
[0050] Zwischen dem Sammelbehälter 17 und dem Dosierzylinder 8 ist hierbei noch ein steuerbares
Rückführventil 18 angeordnet, um die Materialabgabe aus dem Dosierzylinder 8 in den
Sammelbehälter 17 zu steuern.
[0051] Im Folgenden wird nun die Betriebsweise der Mischanlage beschrieben, wobei auf das
Flussdiagramm gemäß Figur 3 Bezug genommen wird.
[0052] In einem ersten Schritt S1 wird der Dosierkolben 9 in eine Entleerungsposition gefahren,
d.h. in der Zeichnung in die obere Stellung. Weiterhin werden das Spülmittelventil
15, das Rückführventil 18 und das Auslassventil 12 geschlossen, während das Absperrventil
7 zwischen der Wechselventilanordnung 2 und dem Dosierzylinder 8 geöffnet wird.
[0053] In einem Schritt S2 wird dann das gewünschte Einlassventil 4 geöffnet, wobei zunächst
eine niedrigviskose Beschichtungsmittelkomponente A ausgewählt wird.
[0054] In einem nächsten Schritt S3 wird der Dosierkolben 9 dann von dem Dosierantrieb 10
gesteuert so verfahren, dass ein definiertes Volumen V
A der ausgewählten Beschichtungsmittelkomponente A in den Dosierzylinder 8 gefüllt
wird.
[0055] In einem weiteren Schritt S4 wird dann das Einlassventil für die niedrigviskose Beschichtungsmittelkomponente
A geschlossen und ein anderes Einlassventil für eine hochviskose Beschichtungsmittelkomponente
B wird in einem Schritt S5 geöffnet.
[0056] In einem Schritt S6 wird der Dosierkolben 9 dann gesteuert so verfahren, dass wieder
ein definiertes Volumen V
B der Beschichtungsmittelkomponente B in den Dosierzylinder 8 gesaugt wird.
[0057] In einem Schritt S7 wird dann das Einlassventil für die hochviskose Beschichtungsmittelkomponente
B geschlossen.
[0058] In einem Schritt S8 wird dann das Absperrventil 7 geschlossen, wohingegen das Auslassventil
12 geöffnet wird.
[0059] Der Dosierkolben 9 wird dann in einem Schritt S9 gesteuert verfahren und drückt dabei
das in dem Dosierzylinder 8 befindliche, vorgemischte Beschichtungsmittelgemisch A+B
aus dem Dosierzylinder 8 durch den statischen Mischer 13 hin zu dem Applikationsgerät
1.
[0060] In einem nächsten Schritt S10 wird dann das Auslassventil 12 geschlossen, während
das Spülmittelventil 15 und das Rückführventil 18 geöffnet werden.
[0061] In einem Schritt S11 wird dann der Dosierzylinder 8 gespült. Dabei wird über das
Spülmittelventil 15 Spülmittel in den Dosierzylinder eingeleitet, wodurch Beschichtungsmittelrückstände
entfernt und über das geöffnete Rückführventil 18 in den Sammelbehälter 17 geleitet
werden.
[0062] In einem Schritt S12 werden dann das Spülmittelventil 15 und das Rückführventil 18
geschlossen.
[0063] Die Figuren 4A und 4B zeigen eine Abwandlung des Mischverfahrens gemäß Figur 3, so
dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen
wird.
[0064] Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass jeweils nicht die
vollständigen Füllmengen V
A bzw. V
B in den Dosierzylinder 8 eingefüllt werden. Vielmehr werden in den Schritten S3 bzw.
S6 jeweils nur Teilvolumina V
A/x bzw. V
B/x der gewünschten Befüllmengen in den Dosierzylinder 8 eingefüllt. Die Befüllung
mit den Teilvolumina V
A/x bzw. V
B/x wird so oft zyklisch wiederholt, bis die gewünschten Gesamtmengen V
A bzw. V
B in den Dosierzylinder eingefüllt sind. Durch diese Vorgehensweise wird der Mischungsgrad
beim Befüllen des Dosierzylinders 8 verbessert.
[0065] Figur 5 zeigt in Form eines Flussdiagramms eine erfindungsgemäße Variante zur Verbesserung
der Durchmischung der verschiedenen Beschichtungsmittelkomponenten in dem Dosierzylinder.
Hierbei wird der Dosierzylinder 8 zunächst in einem Schritt S1 mit den gewünschten
Beschichtungsmittelkomponenten befüllt.
[0066] Anschließend wird dann in einem Schritt S2 ein Restvolumen Luft in den Dosierzylinder
8 eingefüllt.
[0067] In einem Schritt S3 werden dann das Absperrventil 7, das Auslassventil 12, das Spülmittelventil
15 und das Rückführventil 18 geschlossen.
[0068] In einem Schritt S4 wird dann ein Zähler i=0 initialisiert.
[0069] Im nächsten Schritt S5 wird dann der Dosierkolben 9 von dem Dosierantrieb 10 so bewegt,
dass das Luftvolumen in dem Dosierzylinder 8 komprimiert wird.
[0070] In einem Schritt S6 wird der Dosierantrieb 10 dann ausgeschaltet. Dies hat zur Folge,
dass der Dosierkolben 9 freigegeben wird, so dass die komprimierte Luft den Dosierkolben
9 ruckartig zurückspringen lässt. Dieses ruckartige Zurückspringen des Dosierkolbens
erzeugt in dem Dosierzylinder 8 Turbulenzen, was zu einer Verbesserung der Durchmischung
der Beschichtungsmittelkomponenten beiträgt.
[0071] In einem Schritt S7 wird dann der Zähler i=i+1 inkrementiert.
[0072] In einem Schritt S8 wird dann geprüft, ob die gewünschte Anzahl i
MAX an Durchmischungsvorgängen erreicht ist.
[0073] Falls dies der Fall ist, so wird in einem Schritt S9 das Auslassventil 12 geöffnet
und das Beschichtungsmittelgemisch kann aus dem Dosierzylinder 8 zu dem Applikationsgerät
1 geleitet werden.
[0074] Das ruckartige Hin- und Herbewegen des Dosierkolbens 9 kann nicht nur dazu verwendet
werden, die Durchmischung der Beschichtungsmittelkomponenten in dem Dosierzylinder
8 zu verbessern. Vielmehr eignet sich das ruckartige Hin- und Herbewegen des Dosierkolbens
9 auch dazu, bei einem Spülvorgang das Ablösen von Beschichtungsmittelrückständen
von den Innenwänden des Dosierzylinders 8 zu verbessern, wie in Figur 6 dargestellt
ist. Das Flussdiagramm gemäß Figur 6 stimmt somit weitgehend mit dem Flussdiagramm
gemäß Figur 5 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen im Wesentlichen auf
die vorstehende Beschreibung zu Figur 5 verwiesen werden kann.
[0075] Es ist lediglich zu erwähnen, dass der Dosierzylinder 8 hierbei mit einem Gemisch
aus Spülmittel, Luft und Beschichtungsmittelrückständen befüllt wird. Anschließend
wird dann der Dosierkolben 9 ruckartig hin- und herbewegt, wie bereits vorstehend
zu Figur 5 beschrieben wurde.
[0076] Figur 2 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1, so dass zur
Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei
für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die jedoch
zur Unterscheidung mit dem Zusatz ".1" bzw. ".2" versehen sind.
[0077] Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass hierbei zwei Dosierzylinder
8.1, 8.2 und zwei statische Mischer 13.1, 13.2 hintereinander geschaltet sind. Dies
dient zur Verbesserung der Durchmischung und ermöglicht eine vollständige elektrische
Potentialtrennung.
[0078] Hierbei ist noch zu erwähnen, dass die Materialrückführung 16.2 mit dem Rückführventil
18.2 hierbei nicht direkt an den stromabwärtigen Dosierzylinder 8.2 angeschlossen
ist, wie es bei dem Dosierzylinder 8.1 der Fall ist. Vielmehr ist hierbei zwischen
der Materialrückführung 16.2 und dem Dosierzylinder 8.2 der statische Mischer 13.2
angeordnet.
[0079] Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschränkt. 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
für die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen
Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Unteransprüche
und die Beschreibung umfassen also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig
voneinander Schutz genießen.
Bezugszeichenliste:
[0080]
- 1
- Applikationsgerät
- 2
- Wechselventilanordnung
- 3
- Einlässe der Wechselventilanordnung
- 4
- Einlassventile der Wechselventilanordnung
- 5
- Gemeinsamer Kanal der Wechselventilanordnung
- 6
- Auslass der Wechselventilanordnung
- 7, 7.1, 7.2
- Absperrventil
- 8, 8.1, 8.2
- Dosierzylinder
- 9, 9.1, 9.2
- Dosierkolben
- 10, 10.1, 10.2
- Dosierantrieb
- 11, 11.1, 11.2
- Kolbenstange
- 12, 12.1, 12.2
- Auslassventil
- 13, 13.1, 13.2
- statischer Mischer
- 14
- Hauptventil
- 15, 15.1, 15.2
- Spülmittelventil
- 16, 16.1, 16.2
- Materialrückführung
- 17, 17.1, 17.2
- Sammelbehälter der Materialrückführung
- 18, 18.1, 18.2
- Rückführventil
1. Mischanlage zum Mischen von mehreren Komponenten, insbesondere Beschichtungsmittelkomponenten,
in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zu einem Gemisch, insbesondere zu einem
Beschichtungsmittelgemisch, insbesondere zum Mischen eines Stammlacks mit einem Härter
zu einem Zweikomponentenlack, mit
a) einer Wechselventilanordnung (2) mit mehreren Einlässen (3) mit jeweils einem individuell
steuerbaren Einlassventil (4) zur Zuführung der zu mischenden Komponenten und einem
gemeinsamen Auslass (6) zur Abgabe der zu mischenden Komponenten, insbesondere zur
sequentiellen Abgabe der zu mischenden Komponenten,
gekennzeichnet durch
b) einen Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) am Auslass (6) der Wechselventilanordnung (2),
wobei der Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) einen verschiebbaren Dosierkolben (9; 9.1,
9.2) aufweist und die zu mischenden Komponenten entsprechend der Kolbenbewegung des
Dosierkolbens (9; 9.1, 9.2) jeweils mit einer definierten Füllmenge aus dem Auslass
(6) der Wechselventilanordnung (2) aufnimmt und in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2)
zusammenführt, um das vorgegebene Mischungsverhältnis einzustellen.
2. Mischanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass ein Dosierantrieb (10; 10.1, 10.2) vorgesehen ist zum Verschieben des Dosierkolbens
(9; 9.1, 9.2) in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) entsprechend der definierten Füllmenge
des jeweiligen Beschichtungsmittels, und/oder
b) dass der Dosierantrieb (10; 10.1, 10.2) einen Elektromotor aufweist, insbesondere einen
Servomotor, und/oder
c) dass der Elektromotor über ein Schraubgetriebe, insbesondere über ein Kugelgewindegetriebe,
oder über einen Zahnriemen auf den Dosierkolben (9; 9.1, 9.2) wirkt, und/oder
d) dass der Dosierantrieb (10; 10.1, 10.2) einen Drehwinkelgeber aufweist, der einen Drehwinkel
des Elektromotors misst, insbesondere mit einer Winkelauflösung von mindestens 2000,
4000, 8000, 16000, 32000, 64000 oder 128000 Inkrementen pro Umdrehung, um eine hohe
Dosiergenauigkeit zu erreichen, und/oder
e) dass kinematisch zwischen dem Elektromotor und dem Dosierkolben (9; 9.1, 9.2) eine Welle
und/oder eine Kolbenstange (11; 11.1, 11.2) aus einem elektrisch isolierenden Material
angeordnet ist, um eine Potentialtrennung zu ermöglichen, und/oder
f) dass der Dosierantrieb (10; 10.1, 10.2) eine hohe Dosiergenauigkeit ermöglicht mit Dosierfehlern
von weniger als ±10ml, ±5ml, ±2ml, ±1ml, ±500nl, ±200nl oder ±100nl, und/oder
g) dass der Dosierantrieb (10; 10.1, 10.2) pneumatisch oder hydraulisch arbeitet.
3. Mischanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
a) ein steuerbares Absperrventil (7; 7.1, 7.2) zwischen dem Auslass (6) der Wechselventilanordnung
(2) und dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) zur Steuerung der Materialabgabe von der
Wechselventilanordnung (2) in den Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2), und/oder
b) ein steuerbares Auslassventil (12; 12.1, 12.2) zur Steuerung der Materialabgabe
aus dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) zu einem Applikationsgerät (1).
4. Mischanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
a) eine Materialrückführung (16; 16.1, 16.2), insbesondere mit einem Sammelbehälter
(17; 17.1, 17.2), zur Aufnahme von Beschichtungsmittelresten aus dem Dosierzylinder
(8; 8.1, 8.2) bei einem Spülvorgang,
b) ein steuerbares Spülmittelventil (15; 15.1, 15.2) zur Zuführung von Spülmittel
in den Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2), und/oder
c) ein steuerbares Rückführventil (18; 18.1, 18.2) zur Steuerung der Materialabgabe
aus dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) in die Materialrückführung (16; 16.1, 16.2).
5. Mischanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen statischen Mischer (13; 13.1, 13.2), der eingangsseitig mit dem Dosierzylinder
(8; 8.1, 8.2) verbunden und von dem vorgemischten Beschichtungsmittelgemisch durchströmt
wird, um das Beschichtungsmittelgemisch gleichmäßiger zu mischen.
6. Mischanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass stromabwärts hinter der Wechselventilanordnung (2) mehrere Dosierzylinder (8.1, 8.2)
und/oder mehrere statische Mischer (13.1, 13.2) in Strömungsrichtung hintereinander
angeordnet sind, und/oder
b) dass die Dosierzylinder (8.1, 8.2) eine Potentialtrennung ermöglichen.
7. Mischanlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die einzelnen Dosierzylinder (8.1, 8.2) durch jeweils ein steuerbares Spülmittelventil
(15.1, 15.2) unabhängig voneinander spülbar sind, und/oder
b) dass die einzelnen Dosierzylinder (8.1, 8.2) durch jeweils ein steuerbares Rückführventil
(18.1, 18.2) in eine gemeinsame Materialrückführung oder in jeweils eine eigene Materialrückführung
(16.1, 16.2) ausgespült werden können, und/oder
c) dass die einzelnen Dosierzylinder (8.1, 8.2) eingangsseitig jeweils ein steuerbares Absperrventil
(7.1, 7.2) aufweisen, und/oder
d) dass die einzelnen Dosierzylinder (8.1, 8.2) auslassseitig jeweils ein steuerbares Auslassventil
(12; 12.1, 12.2) aufweisen, und/oder
e) dass bei dem stromaufwärtigen Dosierzylinder (8.1) die Materialrückführung (16.1) direkt
an den Dosierzylinder (8.2) angeschlossen ist, während bei dem stromabwärtigen Dosierzylinder
(8.2) der stromabwärtige statische Mischer (13.2) zwischen der der stromabwärtigen
Materialrückführung (16.2) und dem stromabwärtigen Dosierzylinder (8.2) angeschlossen
ist.
8. Mischverfahren zum Mischen von mehreren Komponenten, insbesondere Beschichtungsmittelkomponenten,
in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zu einem Gemisch, insbesondere zu einem
Beschichtungsmittelgemisch, insbesondere zum Mischen eines Stammlacks mit einem Härter
zu einem Zweikomponentenlack, insbesondere mittels einer Mischanlage nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten:
a) Auswählen der zu mischenden Komponenten mittels einer Wechselventilanordnung (2)
mit mehreren Einlässen (3), an denen jeweils die einzelnen Komponenten anliegen, wobei
die jeweils ausgewählten Komponenten einem gemeinsamen Auslass (6) der Wechselventilanordnung
(2) zugeführt werden, insbesondere sequentiell,
gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
b) Befüllen eines Dosierzylinders (8; 8.1, 8.2) mit einem verschiebbaren Dosierkolben
(9; 9.1, 9.2) entsprechend der Kolbenbewegung des Dosierkolbens (9; 9.1, 9.2) jeweils
mit einer bestimmten Füllmenge der verschiedenen Komponenten aus dem Auslass (6) der
Wechselventilanordnung (2), so dass die zu mischenden Komponenten in dem Dosierzylinder
(8; 8.1, 8.2) zusammengeführt werden.
9. Mischverfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die verschiedenen Komponenten von der Wechselventilanordnung (2) sequentiell ausgewählt
und dem Auslass (6) der Wechselventilanordnung (2) sequentiell zugeführt werden, und/oder
b) dass der Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) sequentiell mit den verschiedenen Komponenten befüllt
wird, so dass die verschiedenen Komponenten in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) zusammengeführt
und vorgemischt werden, und/oder
c) dass der Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) sequentiell und wiederholt mit Teilmengen der verschiedenen
Komponenten befüllt wird bis für jede der zu mischenden Komponenten die gewünschte
Gesamtmenge in den Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) eingefüllt ist.
10. Mischverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkolben (9; 9.1, 9.2) beim Befüllen des Dosierzylinders (8; 8.1, 8.2) mit
den verschiedenen Komponenten von einem Dosierantrieb (10; 10.1, 10.2) gesteuert bewegt
wird, um eine definierte Füllmenge der jeweiligen Komponente in den Dosierzylinder
(8; 8.1, 8.2) aufzunehmen.
11. Mischverfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
Entleeren des Dosierzylinders (8; 8.1, 8.2) mit dem darin befindlichen Gemisch in
einen statischen Mischer hin zu einem Applikationsgerät (1), so dass das Gemisch in
dem statischen Mischer gleichmäßiger gemischt wird.
12. Mischverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch folgenden Schritt zum Vormischen der verschiedenen Komponenten in dem Dosierzylinder
(8; 8.1, 8.2) oder zum Lösen von Rückständen in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) bei
einem Spülvorgang:
Mehrfaches Hin- und Herbewegen des Dosierkolbens (9; 9.1, 9.2), insbesondere ruckartig,
zur Erzeugung von Turbulenzen in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2).
13. Mischverfahren nach Anspruch 12,
gekennzeichnet durch folgende Schritte zum Hin- und Herbewegen des Dosierkolbens (9; 9.1, 9.2) in dem
Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2):
a) Befüllen eines Restvolumens des Dosierzylinders (8; 8.1, 8.2) zusätzlich zu den
zu mischenden Komponenten oder dem Spülmittel mit Luft,
b) Einschalten eines Dosierantriebs (10; 10.1, 10.2), so dass der Dosierkolben (9;
9.1, 9.2) bewegt wird und die Luft in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) komprimiert,
und
c) Ausschalten des Dosierantriebs (10; 10.1, 10.2), so dass die komprimierte Luft
in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) den Dosierkolben (9; 9.1, 9.2) zurückspringen
lässt, wodurch in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) Turbulenzen entstehen und die Komponenten
in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) vorgemischt oder die Rückstände in dem Dosierzylinder
(8; 8.1, 8.2) gelöst werden, und
d) Vorzugsweise Ablassen der Luft aus dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) über ein Ablassventil.
14. Mischverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
gekennzeichnet durch folgende Schritte zum Spülen des Dosierzylinders (8; 8.1, 8.2):
a) Einspülen eines Spülmittels in den Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2), insbesondere über
ein steuerbares Spülmittelventil (15; 15.1, 15.2), zur Lösen von Rückständen des Gemischs
in dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2), und/oder
b) Ausspülen der Rückstände des Gemischs aus dem Dosierzylinder (8; 8.1, 8.2) in eine
Materialrückführung (16; 16.1, 16.2), insbesondere mit einem Sammelbehälter, insbesondere
über ein steuerbares Rückführventil.
15. Mischverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die zu mischenden Komponenten in einer vorgegebenen Reihenfolge in den Dosierzylinder
(8; 8.1, 8.2) gefüllt werden, nämlich
a) entsprechend der Viskosität der Komponenten beginnend mit einer niederviskosen
Komponente gefolgt von einer höherviskosen Komponente, oder
b) entsprechend der Füllmenge der einzelnen Komponenten beginnend mit einer Komponenten
mit kleiner Füllmenge gefolgt von einer Komponente mit großer Füllmenge, oder
c) beginnend mit dem Stammlack gefolgt von dem Härter.