Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühvorrichtung sowie ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühvorrichtung.
Alternativ kann die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühanlage bzw. ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühanlage vorsehen.
Die Erfindung steht in besonderem Zusammenhang mit feuchtigkeitshärtenden Lacksystemen bzw. mit der Verwendung von feuchtigkeitshärtenden Lacksystemen und insbesondere mit Lösungsmittel-Lacken bzw. der Verwendung von Lösungsmittel-Lacken. Unter solchen Lösungsmittel-Lacken können lösemittelbasierte Lacke, insbesondere unter Ausschluss von wasserbasierten Lacken, verstanden werden.
Verfahren, bei denen ein flüssiges Medium mit einer mit Druckgas arbeitenden Sprühanlage versprüht wird, sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, Lacke oder Farben oder dergleichen flüssige Medien wie beispielsweise auch Klebstoffe und Trennmittel, z.B. bei Lackiervorgängen und sonstigen Applikationsvorgängen auf Substrate bzw. auf Substratoberflächen aufzubringen. Hierzu werden auch entsprechende Sprühvorrichtungen eingesetzt.
Exemplarisch ist aus der
Hierbei ist weiterhin bekannt, dass derart aufgebrachte Lacke bzw. Farben durch die Luftfeuchte der Umgebungsluft der Gebäude, in denen lackiert wird, d.h. durch in der Umgebungsluft vorhandenen Wasseranteil, trocknen. Ein derartiges Trocknen ist hierbei als chemische Reaktion aufzufassen. Dementsprechend müssen die Gebäude, z.B. Lackierhallen, etc. mit entsprechender Umgebungsluft versorgt werden. Gerade bei größeren Gebäuden, die z.B. für Lackierungen großer Bauteile, z.B. für die Luftfahrtindustrie, benötigt werden, werden entsprechend große Mengen geeigneter Umgebungsluft benötigt.
Dies ist insofern nachteilig, da die Umgebungsluft mit hohem Energieaufwand aufbereitet bzw. bereitgestellt werden muss. Nachteilig ist hierbei insbesondere auch, dass die Umgebungsluft weitestgehend gleichbleibende Feuchtigkeit und damit einhergehend einen gleichbleibenden Wasseranteil aufweisen sollte, wofür ein entsprechender Regelungsaufwand und ggf. auch ein zusätzlich erhöhter Energieaufwand zu betreiben ist. Hierbei sind unter anderem auch entsprechende Temperaturen der Umgebungsluft zu berücksichtigen, welche das Trocknungsverhalten entsprechend beeinflussen können. Insofern weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Versprühen eines flüssigen Mediums mit einer mit Druckgas arbeitenden Sprühanlage auch den Nachteil auf, dass diese insbesondere zur Aufrechterhaltung hoher Temperaturen der Umgebungsluft sowie hoher relativer Luftfeuchte der Umgebungsluft bzw. einem hohen Wasseranteil der Umgebungsluft entsprechend große Energiemengen benötigen und somit kostenintensiv und wenig umweltfreundlich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eingangs genannte Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und insbesondere ein Verfahren zum Versprühen eines flüssigen Mediums mit einer mit Druckgas arbeitenden Sprühanlage bereitzustellen, welches mit geringerem Energieaufwand kostengünstiger und umweltfreundlicher durchführbar ist. Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Versprühen eines flüssigen Mediums mit einer mit Druckgas arbeitenden Sprühanlage, umfassend eine Sprühvorrichtung, insbesondere Druckluftzerstäubung, Airless mit Luftunterstützung oder Hochrotationszerstäuber, wobei die Sprühanlage zumindest eine Befeuchtungseinheit umfasst, vorgeschlagen, wobei vorgesehen ist, dass das Druckgas eine wässrige Flüssigkeit umfasst, wobei das Druckgas einen Anteil der wässrigen Flüssigkeit aufweist, wobei die wässrige Flüssigkeit des Druckgases mit dem flüssigen Medium oder eines Bestandteiles des flüssigen Mediums chemisch reagiert. Möglich können auch Werte von mindestens 10%, vorzugsweise zwischen 25% und 85%, besonders bevorzugt zwischen 40% und 60% relativer Feuchtigkeit sein.
Durch die Verwendung von Druckgas, welches bereits einen erhöhten Anteil an einer wässrigen Flüssigkeit bzw. einen erhöhten Wasseranteil hat, kann der Wasseranteil der Umgebungsluft verringert bzw. unverändert belassen werden. Weiterhin kann die Temperatur der Umgebungsluft entsprechend verringert bzw. gering gehalten werden. Daraus kann einerseits eine Kosteneinsparung infolge von Energieeinsparung resultieren und andererseits ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt werden, welches aufgrund der Energieeinsparung umweltfreundlich durchführbar ist.
Sprühvorrichtung im Sinne der Erfindung ist insbesondere jeder Sprühkopf einer Farbsprühpistole oder eines Lackierroboters. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch, dass man ein sehr enges Prozessfenster mit genau definierten Parametern bezüglich der absoluten Feuchte, Druck und Temperatur also auch der relativen Feuchte fahren kann. Hierbei ist ein wesentlicher Nachteil des Stands der Technik, dass dies bei den bisherigen Verfahren mit Umgebungsluft und großen Räumen viel schwieriger und nur unter großem technischem und energetischem Aufwand machbar ist.
Die Vorrichtung bzw. deren Verwendung ist bevorzugt bei feuchtigkeitshärtenden Lacksystemen vorgesehen, wobei bevorzugt Lösemittel-Lacke bzw. nicht wasserbasierte Lacke vorgesehen sind bzw. zum Einsatz kommen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Druckgas nach Austritt aus der Befeuchtungseinheit eine relative Feuchtigkeit zwischen 80% und 100% aufweist.
Die Verwendung von solchem Druckgas kann einerseits eine Kosteneinsparung infolge von Energieeinsparung und andererseits ein aufgrund möglicher Energieeinsparungen entsprechend umweltfreundliches Verfahren ermöglichen. Zudem kann ein besonders vorteilhafter Lackierprozess mit signifikant verbessertem Lackierergebnis ermöglicht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die relative Feuchtigkeit gemessen und/oder geregelt wird, wobei Messen und/oder Regeln vorzugsweise in der Sprühanlage und/oder vor der Sprühanlage und/oder nach der Sprühanlage und/oder in der Befeuchtungseinheit und/oder nach der Befeuchtungseinheit erfolgt.
Hierdurch kann das Lackierergebnis kontrolliert werden und der Lackierprozess mit hoher Qualität unter vermindertem Energieaufwand durchgeführt werden.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann die Erfindung vorsehen, dass die wässrige Flüssigkeit des Druckgases mit dem flüssigen Medium in der Sprühanlage reagiert. Hierdurch ist weitere Energieeinsparung möglich, da z.B. Parameter wie Wasseranteil, Temperatur, etc. der Umgebungsluft nicht weiter verändert werden müssen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wässrige Flüssigkeit des Druckgases mit dem flüssigen Medium während eines Sprühvorgangs, insbesondere auf einer Substratoberfläche reagiert. Auf diese Weise kann ein besonders gutes Lackierergebnis erhalten werden.
Die Erfindung kann in einer vorteilhaften Weiterbildung vorsehen, dass die wässrige Flüssigkeit des Druckgases mit dem flüssigen Medium während eines Sprühvorgangs, insbesondere in einem Sprühstrahl reagiert.
Hierfür kann eine Sprühvorrichtung mit innerer Mischung oder mit äußerer Mischung vorgesehen sein bzw. verwendet werden.
Diese chemische Reaktion wird somit nicht mehr ausschließlich durch Umgebungsluft beeinflusst, wodurch eine entsprechende geringere Beeinflussung der Umgebungsluft erzielbar sein kann. Dies kann z.B. auch so aufgefasst werden, dass ein Wasseranteil der Umgebungsluft weniger bzw. überhaupt nicht mehr geregelt werden muss. Damit kann auch ein reduzierter Energiebedarf für Beeinflussung der Umgebungsluft erzielbar sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die wässrige Flüssigkeit des Druckgases mit dem flüssigen Medium derart reagiert, dass eine Trocknung und/oder eine Härtung des flüssigen Mediums in Gang gesetzt wird. Dies kann besonders umweltfreundlich mit vermindertem Energiebedarf bei hoher Verarbeitungsqualität erfolgen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die wässrige Flüssigkeit des Druckgases mit dem flüssigen Medium derart reagiert, dass eine Trocknung des flüssigen Mediums in Gang gesetzt wird. Hierdurch kann ermöglicht werden, dass Temperaturen und/oder Wasseranteil der Umgebungsluft geringer gehalten werden können, wodurch entsprechend viel Energie eingespart werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die wässrige Flüssigkeit des Druckgases mit dem flüssigen Medium derart reagiert, dass eine Härtung des flüssigen Mediums in Gang gesetzt wird. Es kann somit erzielbar sein, dass Temperaturen und/oder Wasseranteil der Umgebungsluft geringer gehalten werden können, woraus eine entsprechende Energieeinsparung resultieren kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das flüssige Medium Lösemittel enthält, insbesondere dass ein Lösemittel, welches nicht auf Wasserbasis basiert, enthalten ist.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann die Erfindung vorsehen, dass das flüssige Medium ein Lack ist. Es kann somit ein besonders energieeffizientes und überdies umweltfreundliches Verfahren zum Versprühen von Lacken bereitgestellt werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das flüssige Medium ein Einkomponentenlack ist.
Einkomponentenlacke bzw. Lacke auf Einkomponenten-Basis weisen den Vorteil auf, dass sie bereits fertig gemischt sind und lediglich aufgetragen werden müssen. Dementsprechend kann die Verwendung von Einkomponentenlack eine Zeitersparnis beim Auftragen bzw. beim Versprühen ermöglichen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das das flüssige Medium ein Zweikomponentenlack oder ein Mehrkomponentenlack ist. Derartige Lacke weisen den Vorteil auf, dass sie, sofern sie auf Substrate bzw. Objekte aufgebracht sind, sehr resistent und besonders langlebig sind.
Die Erfindung kann zudem vorsehen, dass das flüssige Medium ein Klebstoff ist. Somit kann ein besonders energieeffizientes Verfahren zum Verbinden von Werkstücken bereitgestellt werden. Die Erfindung kann auch vorsehen, dass das flüssige Medium ein Trennmittel ist. Somit kann ein entsprechend energieeffizientes Verfahren zum Trennen bereitgestellt werden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass ein Bestandteil des flüssigen Mediums ein Bindemittel ist.
Dies kann auch derart aufgefasst werden, dass möglich sein kann, dass das flüssige Medium ein Bindemittel umfasst. Ein Bindemittel kann beispielsweise mit einem Härter insbesondere unter Ausbildung eines engmaschigen Molekülnetzes, bestehend aus Härter-Molekülen und Bindemittel-Molekülen reagieren, wodurch z.B. ein auf ein Objekt aufzusprühender bzw. aufgesprühter Zweikomponentenlack oder ein Mehrkomponentenlack besonders langlebig ist.
Die Erfindung kann vorsehen, dass ein Bestandteil des flüssigen Mediums ein Härter ist.
Dies kann auch derart aufgefasst werden, dass möglich sein kann, dass das flüssige Medium einen Härter umfasst. Ein Härter kann beispielsweise mit einem Bindemittel insbesondere unter Ausbildung eines engmaschigen
Molekülnetzes, bestehend aus Härter-Molekülen und Bindemittel-Molekülen reagieren, wodurch z.B. ein auf ein Objekt aufzusprühender bzw. aufgesprühter Zweikomponentenlack oder ein Mehrkomponentenlack besonders langlebig ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das flüssige Medium ein Klebstoff oder ein Trennmittel oder ein Schaumstoff oder ein Lack, vorzugsweise ein Einkomponentenlack oder ein Zweikomponentenlack oder ein Mehrkomponentenlack ist und/oder das flüssige Medium ein Lösemittel enthält. Die genannten Vorteile gelten in gleicher Weise.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Bestandteil des flüssigen Mediums ein Bindemittel oder ein Härter und vorzugsweise ein Isocyanat ist. Das Anwendungsspektrum kann somit verbreitert werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das Isocyanat zu ca. 95% als Mono-Isocyanat vorliegt.
Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das flüssige Medium eine Isocyanat-Verbindung oder ein Polyurethan, welches Isocanat-Gruppen umfasst, ist. Hierdurch kann eine weitere Verbreiterung des Anwendungsspektrums erfolgen.
Möglich kann weiterhin sein, dass das flüssige Medium ein Silikon oder ein Aspartan oder ein Ascorbin oder ein Cyanacrylat ist. Dies kann ebenfalls das Anwendungsspektrum erweitern.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das Druckgas zur Formung eines erzeugten Sprühstrahls verwendet wird und dass das flüssige Medium mechanisch und vorzugsweise mittels einer Hochdruckpumpe oder einer Kolbenpumpe zerstäubt wird. Hierbei kann eine sehr feine Zerstäubung erzielt werden, wodurch eine sehr gute Oberflächenqualität bzw. eine sehr hohe Qualität des Auftrags des flüssigen Mediums erzielbar sein kann. Zudem sind Hochdruckpumpen besonders robust, langlebig und einfach zu warten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das Druckgas als Zerstäubergas verwendet wird und dass das flüssige Medium von dem Zerstäubergas in einer Zerstäuberdüse der Sprühvorrichtung zerstäubt wird.
Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass zumindest ein Hochrotationszerstäuber, insbesondere Hochrotationsglocke, zum Versprühen verwendet wird. Vorteile sind hierbei u.a., dass Lackverluste gering gehalten werden können und dennoch hohe Oberflächenqualitäten erzielbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Erfindung vorsehen, dass das Druckgas eine Temperatur von wenigstens 5° C bis 95° C, insbesondere 25° C bis 80° C und vorzugsweise 20 °C bis 75 °C aufweist. Dies stellt besonders praktikable Temperaturbereiche dar, um die chemische Reaktion in Gang zu setzen bzw. aufrecht zu erhalten und das Verfahren gleichzeitig energieeffizient und damit kostensparend durchzuführen.
Auch Temperaturen von wenigstens 5° C bis 80° C, insbesondere 10° C bis 60° C und vorzugsweise 15 °C bis 35 °C können möglich sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das Druckgas durch Mischen als gemischtes Druckgas erzeugt wird, wobei wasserfreies Druckgas mit wasserhaltigem Druckgas gemischt wird. Dies erlaubt eine exakte Bestimmung des Wasseranteils des Druckgases, welcher zudem besonders einfach variierbar ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das gemischte Druckgas erzeugt wird bevor dieses in die Sprühvorrichtung, vorzugsweise in eine Zerstäuberdüse der Sprühvorrichtung eingeleitet wird. Dies hat den Vorteil, dass der Anteil an wässriger Flüssigkeit bzw. ein Wasseranteil des Druckgases mit dem flüssigen Medium bereits vor Austritt aus der Sprühvorrichtung reagieren kann, wodurch einerseits Parameter der Umgebungsluft wie Wasseranteil der Umgebungsluft bzw. Feuchte der Umgebungsluft, Temperatur, etc. nicht verändert werden müssen, woraus entsprechende Energieeinsparungen resultieren können.
Andererseits kann der Anteil an wässriger Flüssigkeit bzw. ein Wasseranteil eines derart gemischten Druckgases variiert werden, wodurch Verläufe der chemischen Reaktion zwischen flüssigem Medium und Druckgas bzw. Anteil an wässriger Flüssigkeit bzw. Wasseranteil des Druckgases zumindest teilweise kontrollierbar bzw. exakt kontrollierbar sein können.
Vorteilhaft ist zudem, dass nicht nur in der Sprühanlage, sondern auch vor allem danach im Sprühstrahl auf dem Weg zum Substrat die Reaktion erfolgen kann und dadurch besonders effizient ist sowie, dass hier eine besonders große Oberfläche des Lackmaterials aufgrund der sehr kleinen Tröpfchengröße vorhanden ist und deshalb eine besonders effektive und gleichmäßige, qualitative Reaktionen erfolgen kann.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das gemischte Druckgas erzeugt wird bevor dieses in eine als Hochrotationszerstäuber ausgebildete Sprühvorrichtung eingeleitet wird.
Die Erfindung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorsehen, dass die Sprühanlage eine Kontrolleinrichtung umfasst, wobei von der Kontrolleinrichtung eine Temperatur und/oder ein Druck und/oder ein Wasseranteil des Druckgases oder eines gemischten Druckgases erfasst und/oder berechnet wird. Mittels einer solchen Kontrolleinrichtung kann festgestellt bzw. kontrolliert bzw. überwacht werden, ob und in welchem Maße chemische Reaktionen zwischen flüssigem Medium und Druckgas bzw. wässriger Flüssigkeit bzw. Wasseranteil des Druckgases erfolgen.
Somit kann die Effizienz des Verfahrens signifikant erhöht werden, woraus auch zusätzliche Energieeinsparungen resultieren können.
Zudem wird ein Einsatz in automatisierten Anlagen, z.B. für Lackierroboter, ermöglicht.
Die Erfindung kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorsehen, dass mittels einer Kontrolleinrichtung Istwerte einer Temperatur und/oder eines Drucks und/oder eines Anteils an wässriger Flüssigkeit des Druckgases
oder eines gemischten Druckgases erfasst wird und eine Mischvorrichtung von der Kontrolleinrichtung derart geregelt wird, dass wenigstens einer der erfassten Istwerte auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt wird. Mittels einer solchen Regelung kann es möglich sein, die Effizienz des Verfahrens weiter zu erhöhen, indem die chemische Reaktion des Druckgases bzw. des Wasseranteils des Druckgases bzw. die wässrige Flüssigkeit mit dem flüssigen Medium durch etwaige Regelung einzelner oder mehrerer Parameter des Druckgases kontrolliert durchgeführt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Erfindung auch vorsehen, dass die wässrige Flüssigkeit einen Wasseranteil von 90% bis 100% aufweist. Dies kann so aufgefasst werden, dass die wässrige Flüssigkeit nahezu oder ausschließlich aus Wasser besteht. Die chemische Reaktion kann mit Wasser besonders effizient durchgeführt werden.
Um gute Oberflächenqualitäten zu erzielen, kann die Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung vorsehen, dass das Versprühen mittels Pistole, vorzugsweise Becherpistole erfolgt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass zum Reinigen der Sprühanlage und/oder der Vorrichtung eine Substanz, die antimikrobielle Eigenschaften aufweist und vorzugsweise Silber-Ionen enthält, verwendet wird. Die Sprühanlage kann auf diese Weise auch etwaigen hygienischen Anforderungen gerecht werden.
Im Sinne der Erfindung kann unter einem wasserfreien Druckgas ein Druckgas aufgefasst werden, welches eine vorzugsweise relative Feuchtigkeit aufweist, die in einem ungefähren Bereich zwischen 0% und 5% liegt. Ein wasserfreies Druckgas ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Druckgas, welches einen Wasseranteil von weniger als 10% aufweist. Ein derart wasserfreies Druckgas kann im Sinne der Erfindung auch als trockenes Druckgas bezeichnet werden.
Im Sinne der Erfindung kann unter einem wasserfreien Druckgas auch ein Druckgas aufgefasst werden, welches bei einer Temperatur von etwa 20 Grad Celsius (°C) einen Restwassergehalt von etwa 17,15 Gramm pro Kubikmeter (g/m3) aufweist.
Weiterhin kann unter einem wasserfreien Druckgas ein Druckgas verstanden werden, welches bei einer Temperatur von 5°C einen Restwassergehalt von etwa 6,8 g/m3, bei einer Temperatur von - 20°C von etwa 0,88 g/m3, bei einer Temperatur von - 40°C von etwa 0,12 g/m3 und bei einer Temperatur von - 70°C = 0,003 g/m3 aufweist.
Im Sinne der Erfindung sind die Begriffe "Bestandteil" und "Komponente" als gleichwertig und überdies als gegenseitig austauschbar anzusehen.
Unter einer chemischen Reaktion kann im Sinne der Erfindung insbesondere eine Trocknung und/oder eine Härtung eines flüssigen Mediums und/oder wenigstens eines Bestandteiles eines flüssigen Mediums verstanden werden.
Eine chemische Reaktion kann im Sinne der Erfindung auch ein Versetzen von Druckgas mit wässriger Flüssigkeit, insbesondere Wasser zu einem feuchten Druckgasgemisch sein. Hierunter kann auch ein Anreichern von Druckgas mit Feuchtigkeit verstanden werden.
Im Sinne der Erfindung kann als Wasseranteil des Druckgases auch eine Feuchtigkeit des Druckgases aufgefasst werden.
Ein feuchtes Druckgasgemisch kann als Produkt von Druckgas, das mit wässriger Flüssigkeit versetzt wurde bzw. reagierte, verstanden werden. Ein feuchtes Druckgasgemisch kann auch als Druckgas mit einer relativen Feuchtigkeit aufgefasst werden.
Im Rahmen der Erfindung können die Begriffe Druckluft und Druckgas synonym verwendet werden.
Umgebungsluft ist im Sinne der Erfindung Luft bzw. ein Raumvolumen, welches Luft umfasst, die bzw. das sich außerhalb der Sprühanlage befindet.
Diesbezüglich kann im Sinne der Erfindung auch der Begriff Luftfeuchte herangezogen werden. Hierbei ist insbesondere die bekanntermaßen dimensionslose relative Luftfeuchte aufzuführen, welche das Verhältnis der tatsächlich enthaltenen zur maximal möglichen Masse an Wasserdampf in der Luft bzw. das Verhältnis zwischen einer absoluten Luftfeuchte und der maximalen Luftfeuchte beschreibt. Im Sinne der Erfindung können die Begriffe Wasseranteil und Wasserdampf als gleichwertig angesehen werden.
Unter einem Anteil wässriger Flüssigkeit bzw. Wasser in einem Druckgas kann im Sinne der Erfindung insbesondere ein prozentualer Anteil eines Gesamtvolumens des Druckgases und/oder ein Anteil, der bezogen auf das Druckgas in Gewichtsprozent angegeben ist, verstanden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühvorrichtung, ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühvorrichtung sowie ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühanlage bereitzustellen, bei dem ein verbessertes Lackierergebnis unter Einsparung von Druckgas bzw. Lack, d.h. auch Ressourcen schonend bzw. umweltfreundlich, erreichbar ist. Erfindungsgemäß wird daher eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühvorrichtung, ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung zumindest ein Anschlussmittel für eine Druckgasquelle umfasst, wobei die Vorrichtung zumindest eine Befeuchtungseinheit, insbesondere Tank, umfasst, wobei die Befeuchtungseinheit eine vorzugsweise wässrige Flüssigkeit umfasst, die mit dem Druckgas versetzt wird, und wobei die Befeuchtungseinheit wenigstens ein Heizmittel zur Temperierung der Flüssigkeit und/oder des Druckgases umfasst, wobei die zumindest eine Befeuchtungseinheit zumindest eine Zuleitung und wenigstens eine Ableitung umfasst, wobei die zumindest eine Zuleitung und die zumindest eine Ableitung als heizbare Zuleitung und heizbare Ableitung ausgebildet ist bzw. sind und wenigstens ein Heizmittel umfasst bzw. umfassen. Vorzugsweise ist die Temperierung eine Erwärmung. Hierdurch wird ein feuchtes Druckgas bzw. ein Druckgasgemisch, umfassend Druckgas und wässrige Flüssigkeit und somit ein feuchtes Druckgasgemisch erhalten, bei dem aufgrund einer Temperaturerhöhung ein Auskondensieren von wässriger Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aus dem feuchten Druckgas bzw. Druckgasgemisch verhindert bzw. minimiert werden kann. Auf diese Art und Weise mit wässriger Flüssigkeit angereichertes bzw. versetztes Druckgas bzw. feuchtes Druckgasgemisch ermöglicht bei Verwendung in bzw. für Lackierprozesse(n) besonders gute Lackierergebnisse unter Einsparung von Druckgas und Lack.
Im Falle einer heizbaren Zuleitung kann Druckgas, welches noch nicht in der Befeuchtungseinheit ist, entsprechend vorgewärmt bzw. temperiert werden, wodurch ein Versetzen mit wässriger Flüssigkeit und ein Erwärmen bzw. Temperieren in der Befeuchtungseinheit zügiger und effizienter erfolgen kann.
Eine heizbare Ableitung kann einem unerwünschten Auskondensieren von wässriger Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aus dem feuchten Druckgasgemisch entgegenwirken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Erfindung vorsehen, dass das wenigstens eine Heizmittel in einem Innenraum der Befeuchtungseinheit angeordnet ist. Hierdurch kann eine besonders effiziente Erwärmung von Druckgas bzw. wässriger Flüssigkeit in der Befeuchtungseinheit erfolgen. Auch eine Temperierung von Druckgas, welches mit wässriger Flüssigkeit zu feuchtem Druckgasgemisch versetzt bzw. chemisch reagiert hat, kann somit entsprechend einfach erfolgen. Die Temperierung in der Befeuchtungseinheit kann eine energieeffiziente Bereitstellung von feuchtem Druckgasgemisch ermöglichen, mittels der ein verbessertes Lackierergebnis erzielbar sein kann. Durch die Temperierung kann insbesondere ein Auskondensieren von wässriger Flüssigkeit aus dem feuchten Druckgasgemisch vermieden bzw. signifikant reduziert werden, so dass die Zusammensetzung des feuchten Druckgases im Wesentlichen konstant bzw. gleichbleibend gehalten werden kann. Hierdurch kann bei Verwendung des feuchten Druckgasgemisches auch ein Lackierergebnis positiv beeinflusst werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass ein Deckel der Befeuchtungseinheit und/oder eine Außenwandung der Befeuchtungseinheit, insbesondere ein Abschnitt einer Außenwandung der Befeuchtungseinheit zumindest ein vorzugsweise weiteres Heizelement umfasst bzw. umfassen. Durch zusätzliche Temperierungsmöglichkeiten, insbesondere Erwärmmöglichkeiten kann ein Auskondensieren von wässriger Flüssigkeit aus dem feuchten Druckgasgemisch weiter vermieden bzw. signifikant reduziert werden.
Die Erfindung kann in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung auch vorsehen, dass die Vorrichtung wenigstens ein Ionisationsmittel zur Ionisierung des Druckgases umfasst, welches vorzugsweise vor der Befeuchtungseinheit und/oder parallel, im Wechsel zu der Befeuchtungseinheit angeordnet ist. Hierdurch kann ein deutlich verbessertes Lackierergebnis, beispielsweise verbesserte Schichtqualität bei Einsparung von Druckgas bzw. feuchtem Druckgasgemisch und Lack ermöglicht werden. Alternativ kann die Vorrichtung zur ausschließlichen Bildung von ionisiertem Druckgas verwendet werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühvorrichtung, ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühvorrichtung mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Druckgas in der Befeuchtungseinheit mit der vorzugsweise wässrigen Flüssigkeit derart zu einem feuchten Druckgasgemisch versetzt und temperiert wird, dass das feuchte Druckgasgemisch eine Temperatur zwischen 20 °C und 90 °C, vorzugsweise zwischen 30 °C und 70 °C, besonders bevorzugt 35 °C bis 65 °C und eine relative Feuchtigkeit von 50%, insbesondere 90% bis 100% aufweist.
Die Temperierung in der Befeuchtungseinheit kann eine energieeffiziente Bereitstellung von feuchtem Druckgasgemisch ermöglichen, mittels der ein verbessertes Lackierergebnis erzielbar sein kann. Durch die Temperierung kann insbesondere ein Auskondensieren von wässriger Flüssigkeit aus dem feuchten Druckgasgemisch vermieden bzw. signifikant reduziert werden, so dass die Zusammensetzung des feuchten Druckgases im Wesentlichen konstant bzw. gleichbleibend gehalten werden kann. Hierdurch kann bei Verwendung des feuchten Druckgasgemisches auch ein Lackierergebnis positiv beeinflusst werden.
Eine Weiterbildung des Verfahrens kann vorsehen, dass das Druckgas vor dem Eintritt in die Befeuchtungseinheit mittels einer vorzugsweise heizbaren Zuleitung auf eine Temperatur zwischen 20 °C und 90 °C, vorzugsweise zwischen 25 °C und 80 °C, besonders bevorzugt zwischen 30 °C und 70 °C erwärmt wird. Dies stellt hinsichtlich verbesserter Lackierergebnisse gleichermaßen vorteilhafte Temperaturbereiche dar.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das feuchte Druckgasgemisch nach Austritt aus der Befeuchtungseinheit mittels einer heizbaren Ableitung auf eine Temperatur erwärmt wird, die zwischen 1 °C und 20 °C höher ist, als die Temperatur in der Befeuchtungseinrichtung. Die Temperierung des feuchten Druckgasgemisches nach Austritt aus der Befeuchtungseinheit kann ein Auskondensieren von wässriger Flüssigkeit aus dem feuchten Druckgasgemisch verhindern bzw. signifikant reduzieren. Damit kann erreicht werden, dass die Zusammensetzung des feuchten Druckgases im Wesentlichen im Vergleich zur Zusammensetzung in der Befeuchtungseinheit konstant bzw. gleichbleibend gehalten wird, wodurch bei Verwendung des feuchten Druckgasgemisches das Lackierergebnis positiv beeinflusst werden kann und insbesondere Lack und Druckgas effizient verwendet werden.
Eine Weiterbildung des Verfahrens kann vorsehen, dass ein Druck des Druckgases vor dem Eintritt in die Befeuchtungseinheit auf einen Druck von 1,5 bar bis 10 bar, insbesondere 2,0 bar bis 8 bar, besonders bevorzugt 2,5 bis 6 bar reduziert wird. Eine derartige Druckreduzierung kann eine verbesserte Handhabung des Druckgases und insbesondere eine vereinfachte Herstellung bzw. Umsetzung des Druckgases mit wässriger Flüssigkeit zu feuchtem Druckgasgemisch ermöglichen.
Das Lackierergebnis wird ausgehend von einer kontrollierten Einstellung der Temperatur sowie des Arbeitsdrucks des Druckgases durch die relative Feuchte des Druckgases entscheidend beeinflusst.
Die Gegenstände der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einzelne Merkmale der Gegenstände der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren herangezogen bzw. verwendet werden.
Sämtliche abhängigen Verfahrensansprüche können sowohl auf das Verfahren zur Bereitstellung von Druckgas als auch auf das Verfahren zum Versprühen eines flüssigen Mediums bezogen werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigt:
In der
Das Druckgas ist hierzu einer Druckgasquelle 6 entnehmbar, wobei vorgesehen ist, dass das Druckgas, das aus der Druckgasquelle 6 stammt, im Wesentlichen wasserfrei ist.
Im Ausführungsbeispiel ist aus der Druckgasquelle 6 jeweils Druckgas aus einer ersten Druckgasleitung 7 und aus einer zweiten Druckgasleitung 8 entnehmbar. Die zweite Druckgasleitung 8 kann auch als Trockengasleitung aufgefasst werden. Es ist ersichtlich, dass ein Anteil an wässriger Flüssigkeit bzw. ein Wasseranteil des Druckgases aus der ersten Druckgasleitung 7 veränderbar ist, indem zuvor trockenes Druckgas aus der ersten Druckgasleitung 7 in einen Befeuchtungstank 9 eingeleitet wird. Der Befeuchtungstank 9 wird hierbei von einer entsprechenden Flüssigkeitsquelle 10, die insbesondere als Wassertank aufgefasst werden kann, gespeist.
Mittels einer Mischvorrichtung 5 werden Druckgas aus der ersten Druckgasleitung 7 und aus der zweiten Druckgasleitung 8 gemischt. Dies ist so aufzufassen, das Druckgas durch Mischen als gemischtes Druckgas erzeugt wird, wobei wasserfreies bzw. trockenes Druckgas mit wasserhaltigem Druckgas aus dem Befeuchtungstank 9 gemischt wird. Hierbei ist auch dargestellt, dass die erste Druckgasleitung 7 unterschieden werden kann in einen Leitungsabschnitt 7a, der vor dem Befeuchtungstank 9 und in einen Leitungsabschnitt 7b, der nach dem Befeuchtungstank 9 angeordnet ist.
Das Mischen von wasserfreiem bzw. trockenem Druckgas mit wasserhaltigem Druckgas kann dabei entweder in stets unveränderlichen Anteilen oder in variierbaren Anteilen erfolgen.
Im Ausführungsbeispiel ist eine Kontrolleinrichtung 4 vorgesehen, wobei von der Kontrolleinrichtung 4 insbesondere der Wasseranteil des gemischten Druckgases erfasst wird. Diesbezüglich ist im Ausführungsbeispiel auch vorgesehen, dass mittels der Kontrolleinrichtung 4 Istwerte des Anteils an wässriger Flüssigkeit bzw. des Wasseranteils und/oder Druck und/oder Temperatur des gemischten Druckgases erfasst werden und die Mischvorrichtung 5 von der Kontrolleinrichtung 4 derart geregelt wird, dass erfasste Istwerte auf festgelegte Sollwerte eingeregelt werden.
Durch Mischen entsprechend hergestelltes Druckgas mit einem Anteil an wässriger Flüssigkeit bzw. wasserhaltiges Druckgas bzw. Druckgas mit einer Luftfeuchte wird sodann innerhalb der Sprühanlage 1 einem flüssigen Medium, das einer Quelle 11 entnehmbar ist, über jeweilige Leitungen 12, 13 zugeführt. Dieses Zuführen erfolgt derart, dass der Wasseranteil des Druckgases mit dem flüssigen Medium in der Sprühanlage 1 reagiert.
Die chemische Reaktion kann in einer Befeuchtungseinheit (siehe
Im in
Dies kann auch so aufgefasst werden, dass ein Sprühstrahl 2, der aus der Sprühvorrichtung 14 austritt, flüssiges Medium umfasst, welches zumindest teilweise mit dem Anteil an wässriger Flüssigkeit bzw. mit einem Wasseranteil des Druckgases chemisch reagiert hat. Damit reagiert anstelle der Umgebungsluft die Druckluft mit dem flüssigen Medium, wodurch z.B. Temperatur, Luftfeuchte, etc. der Umgebungsluft nicht weiter verändert bzw. beeinflusst werden müssen. Daraus kann abhängig vom Volumen der Umgebungsluft eine erhebliche Energieeinsparung resultieren.
Die Erfindung weist den wesentlichen Vorteil auf, dass die chemische Reaktion als hoch effektive und exakte Reaktion vor allem im Lackierstrahl stattfindet.
Im Sinne der Erfindung kann unter der Bezeichnung, dass Druckgas eine wässrige Flüssigkeit umfasst, wobei das Druckgas einen Anteil der wässrigen Flüssigkeit aufweist, insbesondere auch verstanden werden, dass das Druckgas eine relative Feuchtigkeit bzw. eine relative Feuchte aufweist.
Eine wässrige Flüssigkeit bzw. ein Anteil einer wässrigen Flüssigkeit bzw. ein Wasseranteil kann im Sinne der Erfindung vorzugsweise auch als relative Feuchte bzw. als relative Feuchtigkeit bezeichnet bzw. aufgefasst werden.
Die Sprühanlage 1 gemäß
In der
Alternativ kann die Vorrichtung 15 ausgebildet sein zur Bereitstellung von Druckgas an einer mit Druckgas arbeitenden Sprühanlage 1 (siehe
Die Vorrichtung 15 gemäß
Die Vorrichtung 15 umfasst ein Anschlussmittel 16 für eine Druckgasquelle sowie eine Befeuchtungseinheit 18.
Im Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 15 einen Filter 32 zur Reinigung der Druckluft, wobei der Filter 15 vor der Befeuchtungseinheit 18 angeordnet ist.
Im Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung weiterhin eine als Abzweigung 33 ausgebildete Leitung, über die Druckgas in ein Reservoir 29, umfassend wässrige Flüssigkeit, insbesondere Wasser strömen kann bzw. strömt. So kann im Reservoir 29 eintretendes Druckgas mit Wasser versetzt und sozusagen vorgemischt werden, bevor das so gebildete Druckgas bzw. feuchte Druckgasgemisch über eine Zuleitung 30 in die Befeuchtungseinheit 18 strömen kann.
Die Abzweigung 33 kann mittels eines Absperrmittels 35 aktiviert bzw. deaktiviert werden.
Die Befeuchtungseinheit 18 wird von einer Außenwandung 24 gebildet bzw. umfasst eine Außenwandung 24. Weiterhin umfasst die Befeuchtungseinheit 15 einen Deckel 23. Die Außenwandung 24 ist dabei umlaufend ausgebildet und bildet mit dem Deckel 23 die Befeuchtungseinheit 18 in Form eines geometrischen Körpers mit einem Volumen. Die Befeuchtungseinheit 18 umfasst in dem Volumen eine vorzugsweise wässrige Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Diese Flüssigkeit kann von einem Reservoir 29 über eine Zuleitung 30 in die Befeuchtungseinheit 18 eingeführt werden.
In der Befeuchtungseinheit 18, d.h. in einem Innenraum 22 der Befeuchtungseinheit 18 bzw. in dem Volumen wird diese Flüssigkeit mit Druckgas, welches über eine Zuleitung 20 in die Befeuchtungseinheit 18 eintritt, versetzt, wobei ein feuchtes Druckgasgemisch entsteht bzw. gebildet wird. Das feuchte Druckgasgemisch bzw. das in der Entstehung befindliche feuchte Druckgasgemisch wird mittels eines Heizmittels 19 temperiert, insbesondere erwärmt.
Hierdurch kann auf einfache Art und Weise Druckgas bzw. ein feuchtes Druckgasgemisch erzeugt werden, die bzw. das eine relative Feuchtigkeit von mindestens 50%, insbesondere ca. 90% bis 100% aufweist. Durch die Temperierung, vorzugsweise Erwärmung des Druckgases kann diese mehr wässrige Flüssigkeit, insbesondere Wasser aufnehmen.
Durch Verwenden von solch erzeugtem feuchtem Druckgasgemisch können Lackierprozesse besonders effizient und mit hohen Qualitätsergebnissen durchgeführt werden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass für Lackierprozesse weniger Druckgas bzw. Druckgasgemisch sowie Lack erforderlich sind, daher ist der Lackierprozess auch umweltschonender. Feuchtes Druckgasgemisch entweicht aus der Befeuchtungseinheit 28 über die Ableitung 21 und kann über einen Ausgang 28 zu einer Sprühvorrichtung (nicht gezeigt) gelangen.
Die Vorrichtung 15 gemäß
Zur Temperierung sind dabei Heizmittel 19, 19', 19ʺ vorgesehen. Besonders bevorzugt ist bzw. sind Zuleitung 20 und/oder Ableitung 21 als Schlauchheizung ausgebildet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Deckel 23 der Befeuchtungseinheit 18 und die Außenwandung 24 je ein Heizelement 19‴ bzw. 19ʺʺ. Dies kann auch so aufgefasst werden, dass der Deckel 23 bzw. Außenwandung 24 zumindest abschnittsweise als Heizmittel ausgebildet ist bzw. sind.
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Das Ionisationsmittel 17 kann derart ausgebildet sein, dass es ein Heizmittel umfasst.
Anstelle eines Ionisationsmittels 17 kann auch ein Heizmittel angeordnet sein.
Die Vorrichtung 15 umfasst im Ausführungsbeispiel weiterhin einen Bypass 31, durch den Druckgas an der Befeuchtungseinheit 18 vorbei aus der Vorrichtung 15 entweichen kann. Der Bypass 31 ist mittels eines Umlenkmittels 34 aktivier- bzw. deaktivierbar.
In nicht näher gezeigter Art und Weise kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 15 ein oder mehrere weitere Ventile oder dergleichen Absperrmittel und/oder weitere Umlenkmittel umfasst, mit Strömungswege des Druckgases und/oder des feuchten Druckgasgemisches steuerbar sind bzw. sein können.
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