(19)
(11) EP 0 347 607 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
27.12.1989  Patentblatt  1989/52

(21) Anmeldenummer: 89109443.5

(22) Anmeldetag:  24.05.1989
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)4B05B 9/03, B05B 12/08, B05B 12/04, B05B 12/14
(84) Benannte Vertragsstaaten:
BE DE ES FR GB IT NL SE

(30) Priorität: 24.06.1988 DE 3821440

(71) Anmelder: Behr Industrieanlagen GmbH & Co.
D-74321 Bietigheim-Bissingen (DE)

(72) Erfinder:
  • Luckarz, Miroslav
    D-7121 Ingersheim (DE)

(74) Vertreter: Liesegang, Roland, Dr.-Ing. et al
FORRESTER & BOEHMERT Franz-Joseph-Strasse 38
80801 München
80801 München (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Verfahren und Einrichtung zum Zuführen von Spritzgut zu einer Mehrzahl von Spritzständen


    (57) Es werden ein Verfahren und eine Einrichtung zum Zuführen von Spritzgut, nämlich Farben und Lacken, zu einer Mehr­zahl von Spritzständen (14) mittels einer gemeinsamen Spritzgut-­Ringleitung (10) geschaffen, wobei Druck, Geschwindigkeit, Volu­menstrom und/oder Massenstrom des in der Ringleitung (10) strö­menden Spritzguts fortlaufend überwacht und den jeweiligen Erfordernissen so angepasst wird, daß das in der Ringlei­tung (10) strömende Spritzgut möglichst geschont wird und somit auch bei langen Spritzgut-Umlaufzeiten Beeinträchtigungen der Spritzgutqualität vermieden werden.




    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zufuhren von Spritz­gut, nämlich Farben und Lacken, zu einer Mehrzahl von Spritz­ständen mittels einer gemeinsamen Spritzgut-Ringleitung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Er­findung eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

    [0002] Bei Spritzeinrichtungen mit mehreren Spritzständen, sogenann­ten Lackierstrassen, ist es bekannt, das Spritzgut mittels ei­ner Ringleitung den einzelnen Spritzständen zuzuführen, wobei die Ringleitung von einem Vorratsbehälter mit Förderpumpe ab­geht, an den Spritzständen vorbeiführt und zum Vorratsbehälter zurückkehrt. Im Bereich der Spritzstände befindet sich dann an der Ringleitung jeweils eine Zapfstelle, die aus einem an­steuerbaren Zapfventil und einer Spritzgut-Anschlußleitung zum Spritzgerät des Spritzstandes besteht. Die Förderpumpen werden dabei so betrieben, daß auf jeden Fall sichergestellt ist, daß für den Spritzbetrieb an jedem Spritzstand der erfor­derlich Spritzdruck und die erforderliche Spritzgutmenge vor­handen ist. Mit anderen Worten, es wird durchgehend mit einem vergleichsweise hohen Druck und einer großen Geschwindigkeit des in der Ringleitung strömenden Spritzguts gefahren.

    [0003] Eingehende Untersuchungen haben nun ergeben, daß viele Lacke, insbesondere die modernen Metallic-Lacke und Wasser-Lacke, sehr empfindlich auf die Belastungen, insbesondere Scherbe­lastungen, reagieren, denen sie beim Durchströmen von Rohren unterworfen sind. Dabei hängen die nachteiligen Einwirkungen insbesondere vom Förderdruck und von der Strömungsgeschwindig­keit und vor allem von der Zeitdauer der Belastungseinwirkung ab und sind darüber hinaus für jedes Spritzgut unterschiedlich. Statistische Auswertungen haben nun ergeben, daß über einen langen Zeitraum betrachtet, bei derartigen Lackierstrassen der eigentliche Spritzbetrieb nur einen vergleichsweise geringen Prozentsatz der Gesamtzeit beansprucht, das Spritzgut also be­sonderen Belastungen dadurch unterworfen wird, daß es auch während der - langen - Spritzpausen die Ringleitung mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit durchströmt. Dieses Problem kann nun aber nicht einfach dadurch gelöst werden, daß man wäh­rend der Spritzpausen Strömungsdruck und -geschwindigkeit des Spritzguts in der Ringleitung auf einen vorgegebenen Wert herab­setzt, beispielsweise auf die Hälfte. Auf der einen Seite muß ja sichergestellt sein, daß beim Beginn des Spritzvorgangs so­fort der erforderliche Spritzdruck und die gewünschte Spritz­gutmenge zur Verfügung stehen, und zum anderen wird der Vorgang und die Belastung durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst, wie etwa der Temperatur des Spritzguts und den Eigenschaften des jeweiligen Spritzguts; so neigen beispielsweise manche Lacke bei zu geringer Strömungsgeschwindigkeit zu einer Entmi­schung bzw. zu einer Ausfällung von Feststoffteilchen.

    [0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfah­ren und eine Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe es ermög­licht wird, einerseits den Anforderungen des Spritzbetriebs ge­recht zu werden, andererseits jedoch das in der Ringleitung strömende Spritzgut möglichst zu schonen, also Langzeitbela­stungen so weitgehend wie möglich zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich verfahrensmäßig aus den kennzeich­nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, einrichtungsmäßig aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 4.

    [0005] Gemäß der Erfindung erfolgt also eine fortlaufende Überwachung und Messung von Druck, Geschwindigkeit, Volumenstrom und/oder Massenstrom des in der Ringleitung strömenden Spritzguts, wo­bei diese Größen einer fortlaufenden Anpassung an einen opti­malen Niedrigwert unterworfen werden, und zwar auf der Grund­lage der Eigenschaften des jeweiligen Spritzguts, der Spritz­gut-Temperatur und dem jeweiligen Betriebszustand der Einrich­tung.

    [0006] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher er­läutert. Es zeigen:

    Fig. 1 ein schematisches Blockbild der Einrich­tung,

    Fig. 2 ein Meßprotokoll zur Einrichtung von Fig. 1 als Zahlenbeispiel, und

    Fig. 3 ein schematisches Blockbild einer Abwandlungs­form der Einrichtung von Fig. 1.



    [0007] Gemäß Fig. 1 weist die Einrichtung einen Lack-Vorratsbehälter 8 und eine Förderpumpe 9 auf, wobei sich in der Praxis Vorrats­behälter 8 und Pumpe 9 in einem gesonderten Raum befinden, der meist Farbmischraum genannt wird. Vom Vorratsbehälter 8 bzw. der Pumpe 9 geht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Ringleitung ab und führt zum Vorratsbehälter 8 zurück. Dabei besteht die Ringleitung 10 aus einer Vorlaufleitung 10a und einer Rücklauf­leitung 10b, wobei die Vorlaufleitung 10a in einen Druckminde­rer 11 mündet, von dem dann die Rücklaufleitung 10b abgeht. Zwischen Vorlauf 10a und Rücklauf 10b sind vier Spritzstände A, B, C und D geschaltet, die jeweils aus einem Zapfventil 12, einer Dosierpumpe 13, einem Spritzgerät 14 und einem diesem nachgeschalteten Druckminderer 15 bestehen; in der Zeichnung sind diese identischen Bauelemente der vier Stationen jeweils mit 13A, 13B usw. bezeichnet. Weiterhin sind in das Leitungs­system Fühler 16 eingesetzt, wobei auf der Zeichnung der Über­sichtlichkeit halber nur die Fühler 16 im Bereich der Spritz­station A eingezeichnet sind; weitere Fühler 16 befinden sich an vergleichbaren Stellen im Bereich der Spritzstationen B, C und D. Die Fühler 16 nehmen später noch zu erläuternde Wer­te des in den Leitungen strömenden Lacks auf und geben diese Werte an einen Rechner 17 weiter. Ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit ist auf der Zeichnung nur die Verbindungs­leitung eines Fühlers 16 mit dem Eingang des Rechners 17 dar­gestellt. Außerdem liegt am Eingang des Rechners 17 der Aus­gang einer üblichen Eingabevorrichtung, beispielsweise eines Tastenwerks. Der Ausgang des Rechners 17 führt über eine Steuer­leitung zur Förderpumpe 9. Darüber hinaus können weitere Bau­elemente der Einrichtung oder auch alle Bauelemente vom Compu­ter 17 ansteuerbar sein, wobei dann der Rechner 17 die Steue­rung auf der Grundlage der Meßwerte der Fühler 16, eines ein­gegebenen Programms und/oder der Eingabevorrichtung 18 vor­nimmt.

    [0008] Für den Betrieb der Vorrichtung werden in den Rechner 17 mit­tels der Eingabevorrichtung 18 zunächst die bekannten Werte des jeweiligen Lacks, etwa seine Viskosität bei einer bestimm­ten Temperatur, seine Scherbelastbarkeit u.dgl. eingegeben. In Abhängigkeit von den dem Rechner von den Fühlern 16 über­mittelten Signalen, welche den Druck, die Geschwindigkeit, den Volumenstrom und/oder den Massestrom des an der jeweili­gen Stelle strömenden Lacks repräsentieren, steuert dann der Rechner 17 die Förderpumpe 9 derart, daß die erwähnten Grös­sen, also Druck, Geschwindigkeit, Volumenstrom und/oder Masse­strom, auf einem Optimalwert liegen, unabhängig davon, ob die Spritzstände abgeschaltet oder ob alle oder ein Teil der Spritzstände eingeschaltet bzw. in Betrieb ist. Unter Optimal­wert ist dabei folgendes zu verstehen. Je höher die genannten Größen sind, umso mehr wird der in der Ringleitung 10 strömen­de Lack Belastungen ausgesetzt, die zu einer Minderung der Qualität führen. Dies gilt insbesondere, wenn die Zeitspannen dieser Belastungen lang sind, was vor allem während der Still­standsphasen der Spritzstände der Fall ist; über Tage oder Wo­ chen betrachtet, sind ja die Stillstandsphasen wesentlich länger als die Betriebsphasen (Sprühphasen). Dabei hängen die Lackbeeinträchtigungen von der Art und den Eigenschaf­ten des jeweiligen Lacks ab, auch von seiner jeweiligen Viskosität, wobei sich die Viskosität mit der Temperatur ändert, und zwar bei manchen Lacken sogar nicht-linear (rheologische Lackstruktur). Andererseits aber kann man ver­ständlicherweise die erwähnten Größen nicht beliebig herab­setzen; während der Spritzvorgänge sind bestimmte Drücke, Geschwindigkeiten und/oder Mengen an Lack erforderlich und während der Ruhezustände der Spritzstände muß sichergestellt sein, daß es bei einsetzendem Spritzbetrieb (Öffnen der Zapf­ventile und/oder Beginn des Spritzvorgangs) nicht zu einem plötzlichen Einbruch im Leitungssystem kommt, der erforder­liche Spritzdruck und die erforderliche Spritzmenge also so­fort zur Verfügung stehen. Hinzu kommt, daß bei zu geringen Strömungsgeschwindigkeiten die Gefahr von Ablagerungen an den Rohrinnenwänden besteht, insbesondere bei Lacken, die Feststoffteilchen in Suspension enthalten, beispielsweise Me­tall-Lacke. Mit der Erfindung wird nun über den Rechner die Förderpumpe 9 so gesteuert, daß der Lack bei allen Betriebs­zuständen so schonend behandelt wird, wie dies aufgrund sei­ner speziellen Eigenschaften und den Erfordernissen einer einwandfreien Funktion der Einrichtung möglich ist.

    [0009] In Fig. 2 ist ein Meßprotokoll der Praxis für eine Einrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei die angegebenen Zahlenwerte lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung dienen. Bei diesem Meßprotokoll sind die Spritzstände A und B von Fig. 1 außer Betrieb, d.h., die Zapfventile 12 A und 12 B sind ge­schlossen. Bei den Spritzständen C und D dagegen sind die Zapfventile 12 C und 12 D geöffnet, so daß ein Lackdurchfluß stattfindet, wobei jedoch die Spritzgeräte 14C und 14D nicht in Betrieb sind. Die einzelnen Zahlenwerte an den verschie­ denen Stellen der Einrichtung sind aus sich heraus verständ­lich und bedürfen keiner besonderen Erläuterung. Es sei le­diglich darauf hingewiesen, daß der ausgangsseitige Druck der Druckminderer 15C und 15d im wesentlichen dem ausgangs­seitigen Druck des Druckminderers 11 entspricht, was bedeu­tet, daß der Druck des Lackrücklaufs der Spritzstände C und D so eingestellt wird, daß ein möglichst beruhigter Einlauf in die Rücklaufleitung 10b gewährleistet ist.

    [0010] Bei dem anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber nur eine Ringleitung 10 darge­stellt. In der Praxis wird man jedoch im allgemeinen mehrere parallele Ringleitungen vorsehen, beispielsweise fünf Ringlei­tungen für Lacke unterschiedlicher Farbe und eine Ringleitung für Spülflüssigkeit. Die Zapfventile an den einzelnen Spritz­ständen sind dann jeweils zu einer sogenannten Farbwechselein­heit integriert, die derart ansteuerbar ist, daß der - gemein­samen - Dosiereinheit 13 und damit dem Spritzgerät 14 der Lack gewünschter Farbe bzw. die Spülflüssigkeit zugeführt werden. Die Druckminderer 15 am Ausgang der Spritzgeräte werden ent­sprechend den Farbwechseleinheiten gesteuert, so daß der ab­strömende Lack wieder in die "richtige" Rücklaufleitung 10b gelangt. Selbstverständlich müssen Überwachung und Anpassung der verschiedenen Ringleitungen gesondert vorgenommen werden, weil, wie erwähnt, die Eigenschaften der Lacke unterschiedlich sind, selbst wenn es sich um denselben Grundtyp handelt. Die Dimensionierung der Einrichtung hängt von den jeweiligen Gege­benheiten ab, doch sollte darauf geachtet werden, daß die Ringleitungen, und zwar sowohl der Vorlauf als auch der Rück­lauf möglichst nahe an den Spritzständen vorbeiführen, um so die Leitungsstrecken zwischen der Anzapf-Vorlaufleitung und der Einmündung in den Rücklauf möglichst kurz halten zu können.

    [0011] Das dargestellte Ausführungsbeispiel kann zahlreiche Abwand­ lungen erfahren, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Dies gilt insbesondere für die Bauelemente der Einrichtung. So können beispielsweise, wenn es auf die Exaktheit des Spritz­drucks nicht ankommt, die Dosiereinheiten 13 weggelassen wer­den. Auch ist es möglich, vom Vorlauf der Ringleitung nur Stichleitungen zu den Spritzgeräten vorzusehen, die Spritzge­räte also nicht an den Rücklauf der Ringleitung anzuschließen, insbesondere dann, wenn die zu verwendenden Lacke nicht zum Ab­setzen neigen. Eine solche Einrichtung zeigt Fig. 3, in welcher mit den Bauelementen von Fig. 1 gleiche Bauelemente mit densel­ben Bezugszeichen versehen sind. Bei der Einrichtung von Fig. 3 führen also lediglich Stichleitungen von der Ringleitung 10 zu den Spritzgeräten 14, wobei dann auch auf die Unterteilung der Ringleitung 10 mittels eines Druckminderers 11 (Fig. 1) im Vor­und Rücklauf verzichtet werden kann.

    [0012] Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß der Rechner an eine übergeordnete Datenverarbeitungsanlage angeschlossen werden kann, mit der Folge einer weiteren Automatisierung der angesprochenen Schalt- und Anpassungsvorgänge.


    Ansprüche

    1. Verfahren zum Zuführen von Spritzgut, nämlich Farben und Lacken, zu einer Mehrzahl von Spritz­ständen mittels einer gemeinsamen Spritzgut-Ringleitung, die von einem Vorratsbehälter mit Förderpumpe abgeht, an den Spritzständen vorbeiführt und zum Vorratsbehälter zu­rückkehrt, wobei sich im Bereich der Spritzstände an der Ringleitung jeweils eine Zapfstelle befindet, die aus ei­nem ansteuerbaren Zapfventil und einer Spritzgut-Anschluß­leitung für das Spritzgerät des Spritzstandes besteht, da­durch gekennzeichnet, daß Druck, Geschwindigkeit, Volumen­strom und/oder Massenstrom des in der Ringleitung strömen­den Spritzguts fortlaufend überwacht und mittels der För­derpumpe den jeweiligen Erfordernissen angepasst wird, der­art, daß auf der Grundlage der Eigenschaften des Spritzgutes, einschließlich der rheologischen Spritzgutstruktur, der Spritzgut-Temperatur, dem Öffnungs- bzw. Schließzustand der Zapfventile und der Spritzgeräte und dem Spritzgut-Mengenbe­darf der Spritzgeräte der Druck, die Geschwindigkeit, der Volumenstrom und/oder der Massenstrom des Spritzguts auf ei­nem optimalen Niedrigwert gehalten werden.
     
    2. Verfahren nach Anspruch 1 für Ringleitungen, deren Zapfstellen eine dem Zapfventil nachgeschaltete Do­sierpumpe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwin­digkeit, der Volumenstrom und/oder der Massenstrom des in der Ringleitung strömenden Spritzguts überwacht und angepasst wird.
     
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Anwendung auf Einrichtungen mit einer Mehrzahl zu­einander paralleler, für unterschiedliche Farben bestimmter Ringleitungen, wobei die Überwachung und Anpassung für jede Ringleitung gesondert erfolgt.
     
    4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­spruch 3, mit mehreren Ringleitungen zum Zuführen un­terschiedlicher Farben und Spülflüssigkeit zu den Spritzstän­den, mit jedem Spritzstand zugeordneter, aus mehreren Zapf­ventilen bestehender Farbwechseleinheit und mit jeder Ringlei­tung zugeordneter Förderpumpe, gekennzeichnet durch in die Ringleitung (10) an vorgegebenen Stellen eingesetzte Druck-, Geschwindigkeits und/oder Mengenfühler (16) zur Erzeugung elektrischer Ausgangssignale und mit einem Rechner (17) an des­sen Eingang die Ausgänge der Fühler (16) sowie eine Eingabevor­richtung (18) liegen und von dessen Ausgang Steuerleitungen zu den Förderpumpen (9) sowie Schaltleitungen zu den Farbwechsel­einheiten (12) sowie gegebenenfalls Dosierpumpen (13) führen.
     
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitung (10) durch einen Druckminderer (11) in eine Vorlaufleitung (10a) und eine Rücklaufleitung (10b) un­terteilt ist, daß die Farbwechseleinheiten (12) die Vorlauflei­tung (10a) anzapfen und daß von den Spritzgeräten (14) der Spritzstände Ableitungen zur Rücklaufleitung (10b) der Ringlei­tung (10) führen.
     
    6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jede der Spritzgeräteableitungen ein Druckmin­derer (15) eingesetzt ist, wobei diese Druckminderer (15) und der Druckminderer (11) der Ringleitung (10) vom Rechner (17) ansteuerbar sind.
     
    7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitung (10) durchgehend gleichen Querschnitt aufweist und modulartig aufgebaut ist.
     




    Zeichnung