Lackieranlage und Verfahren zum Betreiben einer Lackieranlage

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lackieranlage zum elektrostatischen Lackieren, bei dem der Lack durch einen unter Hochspannung stehenden betriebsseitigen Teil (10) der Anlage elektrostatisch aufgeladen und dann auf ein geerdetes Lackiergut aufgebracht wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Lack von einem vorratsseitigen Teil (1) der Anlage einem ein gasförmiges Medium enthaltenden Zwischenreservoir (18) im betriebsseitigen Teil (10) der Anlage zugeführt wird, das dabei nicht entlüftet wird, so dass das gasförmige Medium komprimiert und dabei ein Förderdruck aufgebaut wird, und dass der Lack durch den so gebildeten Förderdruck nach der elektrostatischen Trennung von betriebsseitigem Teil (10) und vorratsseitigem Teil (1) auf das geerdete Lackiergut aufgebracht wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lackieranlage zum elektrostatischen Lackieren, bei dem der Lack durch einen unter Hochspannung stehenden betriebsseitigen Teil der Anlage elektrostatisch aufgeladen und dann auf ein geerdetes Lackiergut aufgebracht wird. Die Erfindung betrifft desweiteren eine Lackieranlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

[0002] Bei elektrostatischen Lackierverfahren werden die aufzutragenden Lackschichten in Form feinster Tröpfchen auf den zu lackierenden Gegenstand aufgebracht. Um die Verluste beim Auftragen gering zu halten, wird der Lack elektrostatisch aufgeladen und der zu lackierende Gegenstand wird geerdet. Auf diese Weise werden die Lacktröpfchen auf die Oberfläche des zu lackierenden Gegenstands gelenkt. Die Verluste betragen dadurch nur etwa 10 % des eingesetzten Materials. Hauptanwendungsgebiet ist die Lackierung von Kraftfahrzeug-Karosserien, zum Beispiel mit Wasserlacken. Dabei werden mehrere Materialschichten in der vorstehend beschriebenen Weise aufgetragen, etwa eine Wasserfüller-Schicht und mehrere Deckschichten.

[0003] Die Aufladung der Lackpartikel auf etwa -90 kV geschieht üblicherweise dadurch, dass der betriebsseitige Teil der Lackieranlage, insbesondere eine Fördereinrichtung des Lackmaterials und ein Zerstäuber, sowie ein Versorgungsbehälter unter Hochspannung gesetzt werden. Beim Fördern des Lacks im betriebsseitigen Teil der Anlage wird der Lack elektrisch aufgeladen.

[0004] Vom vorratsseitigen Teil der Anlage wird von einem Vorratsbehälter über eine Ringleitung eine bestimmte Lackcharge einem Versorgungsbehälter im betriebsseitigen Teil der Anlage zugeführt. Der vorratsseitige Teil und der betriebsseitige Teil werden hiernach galvanisch bzw. elektrisch getrennt, und es wird anschließend der betriebsseitige Teil, wie vorstehend beschrieben, auf Hochspannung gebracht. Der auf diese Weise elektrostatisch aufgeladene Lack wird dann mit Hilfe eines hydraulisch betriebenen Stempels aus dem Versorgungsbehälter über eine Leitung zum Zerstäuber gefördert und dort in Form feinster elektrostatisch geladener Tröpfchen versprüht und auf den zu lackierenden Gegenstand aufgetragen.

[0005] Der Vorratsbehälter ist offen, so dass während des Befüllens sowie während des galvanischen Trennes der Betriebsseite von der Vorratsseite das Lösungsmittel des Lacks verdampft. Im übrigen wird eine Fördervorrichtung in Form des vorstehend erwähnten hydraulisch antreibbaren Stempels als nachteilig und aufwendig angesehen.

[0006] Die DE 40 13 939 A1 beschreibt eine Lackieranlage zum elektrostatischen Lackieren mit einem als Druckbehälter ausgebildeten Zwischenreservoir, welches bei abgeschalteter Hochspannung vom vorratsseitigen Teil her befüllt werden kann. An das Zwischenreservoir ist eine Druckluftleitung angeschlossen, durch welche in dem Behälter ein regelbarer Druck erzeugt wird, welcher als Förderdruck im Lackierbetrieb verwendet wird. Die oberhalb des Lackes in dem Zwischenreservoir stehende Druckluft dient dabei als elektrische Isolierung. Das Zwischenreservoir ist also als Bindeglied zwischen vorratsseitigem und betriebsseitigem Teil der Anlage und nicht gänzlich auf der Betriebsseite angeordnet.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dem eine Lackieranlage auf völlig neue, kostengünstige und handhabungsfreundliche Art und Weise betreibbar ist.

[0008] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der genannten Art gelöst, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass der Lack von einem vorratsseitigen Teil der Anlage einem ein gasförmiges Medium enthaltenden Zwischenreservoir im betriebsseitigen Teil der Anlage zugeführt wird, das dabei nicht entlüftet wird, so dass das gasförmige Medium komprimiert und dabei ein Förderdruck aufgebaut wird, und dass der Lack durch den so gebildeten Förderdruck nach der elektrischen Trennung von betriebsseitigem Teil und vorratsseitigem Teil auf das geerdete Lackiergut aufgebracht wird.

[0009] Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf eine separat anzutreibende Fördereinrichtung verzichtet werden und dadurch, dass das Zwischenreservoir während des Befüllens mit Lack wie auch während des Lackierbetriebs nicht entlüftet wird, kommt es nicht zum Verdampfen von Lösungsmittel. Es wird nach der Erfindung der im vorratsseitigen Teil der Anlage in einer jeweiligen Ringleitung herrschende Druck dazu verwendet, den Förderdruck für den eigentlichen Lackiervorgang aufzubauen, indem das in dem Zwischenreservoir enthaltene gasförmige Medium komprimiert wird. Wenn das Zwischenreservoir hinreichend befüllt wurde, wird die Betriebsseite von der Vorratsseite elektrisch bzw. galvanisch getrennt, und es wird sodann der betriebsseitige Teil bzw. das Zwischenreservoir an Hochspannung gelegt. Das Druckluftpolster wird nun in erfindungsgemäßer Weise zum Fördern des Lacks genutzt.

[0010] In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Zwischenreservoir vor dem erstmaligen Befüllen auf einen Gas-Vordruck gebracht, der so bemessen ist, dass er einen Druckverlust zwischen dem Zwischenreservoir und einem Zerstäuber der Lackieranlage ausgleicht. Unter diesem Druckverlust sollen zwangsläufig auftretende Strömungsverluste sowie ein überwindender Druckgradient aufgrund einer ggf. zu überwindenden Steighöhe etc. verstanden werden. Es soll also stets gewährleistet sein, dass in das Zwischenreservoir eingeleiteter Lack durch das vorgespannte gasförmige Medium wieder aus dem Zwischenreservoir verdrängt werden kann.

[0011] Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Gas-Vordruck wenigstens 0,5 bar, vorzugsweise wenigstens 1 bar, beträgt.

[0012] Es wird desweiteren vorgeschlagen, die Lackieranlage so zu betreiben, dass der Lackiervorgang unterbrochen wird, wenn der Druck im Inneren des Zwischenreservoirs unter einen vorbestimmten Wert, insbesondere unter den vorbestimmten Gas-Vordruck, sinkt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der geförderte Lack Lufteinschlüsse aufweist.

[0013] Aus diesem Grund wird das gasförmige Medium auch vorzugsweise von oben und der Lack von unten in das Zwischenreservoir eingeleitet.

[0014] Zum Neutralisieren oder Reinigen des betriebsseitigen Teils oder des Zwischenreservoirs kann darin enthaltener Lack mit unter Druck stehendem gasförmigem Medium ausgeblasen und anschließend mit einem Lösungsmittel und/oder einer Mischung aus einem Lösungsmittel und unter Druck stehendem gasförmigem Medium gespült werden.

[0015] Die Erfindung betrifft desweiteren eine Lackieranlage der eingangs genannten Art, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfindungsgemäß so ausgebildet ist, dass vorratsseitiger und betriebsseitiger Teil über eine Kopplungseinrichtung strömungsmäßig sowie elektrisch miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind, und dass das Zwischenreservoir im betriebsseitigen Teil vorgesehen ist und im geerdeten Zustand des betriebsseitigen Teils über die Kopplungseinrichtung vom vorratsseitigen Teil derart mit Lack befüllbar ist, dass sich durch Komprimieren des darin enthaltenen gasförmigen Mediums ein Förderdruck aufbaut, der zum Auftragen des Lacks verwendbar ist.

[0016] Das Zwischenreservoir ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Lack gaseinschlussfrei einfüllbar ist. Das Zwischenreservoir ist also innen vorzugsweise glattwandig und hinterschneidungsfrei und damit strömungsgünstig ausgebildet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Zwischenreservoir konisch, insbesondere doppelkonusförmig ausgebildet ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Zwischenreservoir eine in einem unteren Bodenbereich mündende Lackzuführöffnung aufweist, da das Zwischenreservoir solchenfalls vollständig entleert werden kann. Vorzugsweise ist der Lackzuführöffnung ein schirmartiges Anströmelement zugeordnet, welches verhindert, dass der Lack unkontrolliert in den gesamten Innenraum des Zwischenreservoirs einspritzt. Das Zwischenreservoir soll durch einen von unten nach oben steigenden Lackpegel verwirbelungsfrei befüllt werden.

[0017] Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lackiereinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0018] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die zeichnerische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Lackiereinrichtung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage;

Figur 2

eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage für fünf Farben.

[0019] Das in Figur 1 dargestellte Funktionsschema zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Lackieranlage. Man unterscheidet einen stets geerdeten vorratsseitigen Teil 1 und einen betriebsseitigen Teil 10, der wahlweise geerdet und unter Hochspannung gesetzt werden kann. In hier nur angedeuten Ringleitungen 2, 3 zirkulieren Lackfarbe bzw. ein Lösungsmittel. Über Leitungen 4 und 5 wird die Lackfarbe bzw. das Lösungsmittel zu einer Kopplungseinrichtung 6 mit zwei Kopplungselementen 7, 7' transportiert. Das Kopplungselement 7 ist über eine angedeutete Steuereinrichtung 9 bewegbar. Von dem Kopplungselement 7 führt ferner eine Leitung 8 zu einer Entsorgungs- oder Wiederaufbereitungsvorrichtung weg. Das andere Kopplungselement 7' ist dem betriebsseitigen Teil 10 zugeordnet. Wenn der vorratsseitige Teil 1 mit dem betriebsseitigen Teil 10 über die Kopplungseinrichtung 6 verbunden werden soll, muss der betriebsseitige Teil 10 geerdet sein. Im elektrostatisch bzw. galvanisch entkoppelten Zustand muss zwischen den Kopplungselementen 7 und 7' ein Isolierabstand von erfahrungsgemäß wenigstens 300 mm bestehen, bevor der betriebsseitige Teil 10 unter Hochspannung gesetzt wird.

[0020] Von dem betriebsseitigen Kopplungselement 7' führt eine Lack führende Leitung 12 weg, in der ein Absperrventil 14 angeordnet ist. Die Lack führende Leitung 12 mündet T-förmig in einer Leitung 16, welche ein als Druckbehälter ausgebildetes Zwischenreservoir 18 mit einem Zerstäuber 20 verbindet. In einem Teilabschnitt 22 zwischen dem Zwischenreservoir 18 und der Mündungsstelle der Leitung 12 ist ein weiteres Absperrventil 24 vorgesehen. Das Zwischenreservoir 18 ist also über die Lack führende Leitung 12 und den Abschnitt 22 der Leitung 16 mit Lack befüllbar, wobei der Leitungsabschnitt 22 in einem Bodenabschnitt 26 des Zwischenreservoirs 18 mündet. Im Bereich des Bodenabschnitts 26 ist im Inneren des Zwischenreservoirs 18 ein Anströmelement 27 vorgesehen, welches den einströmenden Lack zum Boden des Zwischenreservoirs 18 leitet.

[0021] In einem oberen Abschnitt 28 des Zwischenreservoirs 18 mündet eine von dem Kopplungselement 7' wegführende Lösungsmittelleitung 30, in der ein Absperrventil 32 vorgesehen ist. In Strömungsrichtung hinter dem Absperrventil 32 mündet in die Leitung 30 eine Druckluftleitung 34, die ebenfalls ein Absperrventil 36 aufweist, so dass im oberen Abschnitt 28 des Zwischenreservoirs 18 ein kombinierter Lösungsmittel- und Druckluftanschluss gebildet ist. Im Bereich dieses Anschlusses ist auch ein Druckmessgerät 38 vorgesehen.

[0022] Zum Betreiben der Lackieranlage wird zunächst über die Leitung 34 und das Ventil 36 ein Gas-Vordruck von ca. 1 bar in dem als Druckbehälter ausgebildeten Zwischenreservoir 18 angelegt. Hiernach wird das Ventil 36 geschlossen (das Absperrventil 32 ist ebenfalls geschlossen). Die Kopplungseinrichtung 6 wird nun zum Befüllen des Zwischenreservoirs 18 aktiviert, d.h. über die Steuereinrichtung 9 werden die Kopplungselemente 7, 7' zusammengefahren miteinander gekoppelt, so dass eine Strömungskommunikation zwischen den Lack führenden Leitungen 4 und 12 und den Lösungsmittel führenden Leitungen 5 und 30 hergestellt ist. Der betriebsseitige Teil 10 der Lackieranlage wird währenddessen geerdet. Zum Befüllen des Zwischenreservoirs 18 wird das Ventil 14 in der Lack führenden Leitung 12 und das Ventil 24 in dem Abschnitt 22 der Leitung 16 geöffnet, so dass Lackiermittel von der Vorratsseite 1 auf die Betriebsseite 10 gelangen und in das Zwischenreservoir 18 eingeleitet werden kann. Hierdurch wird das in dem Zwischenreservoir 18 enthaltene Luftvolumen durch das eingeleitete Lackiermittel komprimiert und bildet im oberen Teil des Zwischenreservoirs 18 ein Druckluftpolster 40 aus. Dieses Druckluftpolster bildet zugleich den Förderdruck für den Transport des Lackiermittels in Richtung auf den Zerstäuber 20. Nachdem das Zwischenreservoir 18 bis auf einen gewünschten Druck, der von dem Drucksensor 38 gemessen werden kann, gefüllt wurde, wird das Ventil 14 in der Farbzuführleitung 12 geschlossen und es wird eine bislang noch nicht erwähnte volumetrische Dosiereinrichtung 42 in Betrieb genommen, die im dargestellten Fall von einer Zahnradpqmpe gebildet und in einem Abschnitt 44 der Leitung 16 zwischen der Mündungsstelle der Leitung 12 und dem Zerstäuber 20 vorgesehen ist. Diese volumetrische Dosiereinrichtung 42 wird mit dem im Zwischenreservoir 18 herrschenden Druck als Vordruck beaufschlagt. Über den Vordruck wird lediglich sichergestellt, dass Lackiermittel von dem Zwischenreservoir 18 zur Dosiereinrichtung 42 und damit in vorbestimmter Menge zum Zerstäuber 20 gelangt.

[0023] Wenn der betriebsseitige Teil 10 der Lackieranlage von dem Lackiermittel gereinigt werden soll, so wird das Zwischenreservoir 18 über den Druckluftanschluss 34 zunächst ausgeblasen. Hierfür wird das Ventil 24 in der Lack führenden Leitung 16 geschlossen, und es wird ein weiteres Ventil 46 in einer von dem Abschnitt 22 der Leitung 16 wegführenden Zweigleitung 48 geöffnet. Die Zweigleitung 48 führt zurück zu dem betriebsseitigen Kopplungselement 7' und ist mit der Entsorgungsleitung 8 verbindbar. Zum Ausblasen des Abschnitts 44 der Leitung 16 ist eine weitere Zweigleitung 50 vorgesehen, die kurz vor dem Zerstäuber 20 wegführt und in die Leitung 48 mündet. Nach dem Ausblasen des Zwischenreservoirs 18 und der Leitungen 48 und 16 kann die Betriebsseite über den Lösungsmittelanschluss 30 gespült werden; hierfür kann zusätzlich die Druckluftzuführung 34 intermittierend geöffnet werden.

[0024] Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Lackieranlage für fünf Farben, wobei für jede Farbe die in Figur 1 dargestellte und vorstehend beschriebene Konfiguration vorgesehen ist, d.h. es sind fünf als Druckbehälter 18a bis 18e vorgesehene Zwischenreservoire sowie ein Druckbehälter als Lösungsmittelreservoir 18f vorgesehen, der über die lösungsmittelführende Leitung 30 und eine Ventilanordnung 31 entsprechend den übrigen Zwischenreservoiren 18a bis 18e befüllbar bzw. entleerbar ist. Die der Figur 1 entsprechenden Komponenten sind mit denselben Bezugsziffern unter Hinzufügung der jeweiligen Buchstaben a bis f bezeichnet. Die von den jeweiligen Zwischenreservoiren 18a bis 18f wegführenden Leitungen 22a bis 22f führen zu einem Farbwechsler 60. Ebenso mündet in den Farbwechsler 60 ein Druckluftanschluss 62. Zwischen dem Farbwechsler 60 und dem Zerstäuber 20 ist die volumetrische Dosiereinrichtung 42 angeordnet.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Lackieranlage zum elektrostatischen Lackieren, bei dem der Lack durch einen unter Hochspannung stehenden betriebsseitigen Teil (10) der Anlage elektrostatisch aufgeladen und dann auf ein geerdetes Lackiergut aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack von einem vorratsseitigen Teil (1) der Anlage einem ein gasförmiges Medium enthaltenden Zwischenreservoir (18) im betriebsseitigen Teil (10) der Anlage zugeführt wird, das dabei nicht entlüftet wird, so dass das gasförmige Medium komprimiert und dabei ein Förderdruck aufgebaut wird, und dass der Lack durch den so gebildeten Förderdruck nach der elektrischen Trennung von betriebsseitigem Teil (10) und vorratsseitigem Teil (1) auf das geerdete Lackiergut aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenreservoir (18) vor dem erstmaligen Befüllen auf einen Gas-Vordruck gebracht wird, der so bemessen ist, dass er einen Druckverlust zwischen dem Zwischenreservoir (18) und einem Zerstäuber (20) ausgleicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, da'urch gekennzeichnet, dass der Gas-Vordruck wenigstens 0,5 bar, vorzugsweise wenigstens 1 bar, beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lackiervorgang unterbrochen wird, wenn der Druck im Inneren des Zwischenreservoirs (18) unter einen vorbestimmten Wert, insbesondere unter den Gas-Vordruck sinkt.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium von oben in das Zwischenreservoir (18) eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lack von unten in das Zwischenreservoir (18) eingeleitet wird.

7. Lackieranlage zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem vorratsseitigen Teil (1) und einem betriebsseitigen Teil (10), wobei der vorratsseitige Teil (1) geerdet ist und der betriebsseitige Teil (10) abwechselnd geerdet und unter Hochspannung gesetzt werden kann, und mit einem als Druckbehälter ausgebildeten Zwischenreservoir, dadurch gekennzeichnet, dass vorratsseitiger und betriebsseitiger Teil (1, 10) über eine Kopplungseinrichtung (6) strömungsmäßig sowie elektrisch leitend miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind, und dass das Zwischenreservoir im betriebsseitigen Teil vorgesehen ist und im geerdeten Zustand des betriebsseitigen Teils (10) über die Kopplungseinrichtung (6) vom vorratsseitigen Teil (1) derart mit Lack befüllbar ist, dass sich durch Komprimieren des darin enthaltenen gasförmigen Mediums ein Förderdruck aufbaut, der zum Auftragen des Lacks verwendbar ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenreservoir (18) so ausgebildet ist, dass der Lack gaseinschlussfrei einfüllbar ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenreservoir (18) eine in einem unteren Bodenbereich (26) mündende Lackzuführöffnung aufweist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Lackzuführöffnung ein Anströmelement (27) vorgesehen ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenreservoir (18) einen Belüftungsanschluss (34) zum Anlegen eines Gas-Vordrucks und/oder zum Belüften aufweist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenreservoir (18) einen Lösungsmittelanschluss (30) aufweist.

13. Anlage nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsanschluss (34) zugleich den Lösungsmittelanschluss (30) bildet und über eine Steueranordnung (32, 36) wahlweise mit Druckluft oder mit Lösungsmittel beaufschlagbar ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 13, gekennzeichnet durch eine Drucküberwachungseinrichtung (38) zur Druckmessung im Inneren des Zwischenreservoirs (18).

15. Anlage nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine mit der Drucküberwachungseinrichtung (38) zusammenwirkende Abschalteinrichtung zum Unterbrechen des Lackiervorgangs wenn der im Inneren des Zwischenreservoirs (18) herrschende Druck einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Wert unterschreitet.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenreservoir (18) so dimensioniert ist, dass er zumindest die für einen Lackiervorgang benötigte Lackmenge aufnimmt.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenreservoir (18) und einem Zerstäuber (20) eine volumetrische Dosiereinrichtung (42) vorgesehen ist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenreservoir (18) für Reinigungs- oder Kontrollzwecke zugänglich ist.

Zeichnung