DE19951956A1 - Ventilanordnung und Verfahren zum Spülen eines Farbwechslers - Google Patents

Abstract

Zum effizienteren Spülen der Farbwechselventilanordnung einer Beschichtungsanlage werden das Spülmittel und Pulsluft in zueinander entgegengesetzten Richtungen durch den Farbkanal des Farbwechslers geleitet.

Description

Farbwechselventilanordnungen oder kurz Farbwechsler ermöglichen in Lackieranlagen zur Serienbeschichtung von Werkstücken wie beispielsweise Kraftfahrzeugen während des Lackierbetriebes eine rasche Umstellung von einer Farbe zur anderen und bestehen hauptsächlich aus einer Anzahl von steuerbaren Farbventilen, die längs eines allen Farben gemeinsamen Farbkanals verteilt sind. Am Ausgang des Farbkanals kann ein Farbdruckregler angeordnet sein, über den das Farbmaterial beispielsweise über eine Dosier­ pumpe zu einem Zerstäuber gelangt. Vor der Umstellung auf eine neue Farbe ist es jeweils notwendig, alle farbführenden Teile in und nach dem Farbwechsler zu reinigen. Zur Reinigung wird übli­ cherweise zunächst ein Druckluftventil geöffnet, das sich an dem zum Ausgang entgegengesetzten Ende des Farbkanals befindet, und durch die Druckluft die Restfarbe in einen Rückführungskanal und von dort in einen Sammelbehälter gedrückt. Anschließend werden im Wechsel ein am selben Ende des Farbkanals wie das Druckluft­ ventil befindliches Ventil für ein Spülmittel, beispielsweise eine Verdünnerflüssigkeit, und erneut das Druckluftventil geöff­ net, und mit dem so entstehenden Spülmittel-Luft-Gemisch werden der Farbkanal des Farbwechslers und der Weg bis zu einer Rück­ führungsleitung am Zerstäuber von Farbresten gereinigt. Eben­ falls an dem zum Ausgang entgegengesetzten Ende des Farbkanals kann zusätzlich ein Entlüftungsventil zum Entlüften des Farb­ wechslers beim Andrücken einer neuen Farbe vorgesehen sein. Auf­ bau und Betriebsweise derartiger Farbwechsler sind in DÜRR, Technisches Handbuch, Einführung in die Technik der PKW- Lackierung (April 1999) beschrieben.

In Serienbeschichtungsanlagen für eine Vielzahl unterschiedli­ cher Farben und mit häufigem Farbwechsel sind kurze Farbwechsel- und Spülzeiten mit geringstmöglichen Spülmittel- und Farbverlu­ sten von großer Bedeutung. Bei den bekannten Farbwechslern sind aber bei großer Anzahl von Farben, die entsprechend große Bau­ länge des Farbwechslers bedingen, und insbesondere bei schwierig zu spülenden Farbtönen noch relativ lange Spülzeiten und hohe Spülmittelmengen erforderlich. Wie lange gespült werden muß, wird in der Praxis durch Standardmethoden zur Beobachtung des Reinigungsgrades festgestellt.

Die Spülzeit läßt sich zwar durch eine besondere Zweikreistech­ nik reduzieren, bei der im einen Kreis der Farbwechsler und im anderen Kreis der Weg zum Zerstäuber gespült werden, doch erhö­ hen sich durch die erforderlichen zusätzlichen Ventile der In­ stallations- und Steueraufwand und die Baugröße des Farbwechs­ lers, und außerdem bleibt die Spülmittelmenge noch relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbwechselventi­ lanordnung und ein Verfahren zu deren Spülung anzugeben, die oh­ ne wesentlichen Zusatzaufwand eine Reduzierung der Spülzeit und möglichst auch des Spülmittelverbrauchs ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentan­ sprüche gelöst.

Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß gegenüber ver­ gleichbaren bekannten Farbwechslern für eine erhebliche Reduzie­ rung der Spülzeit und auch der erforderlichen Spülmittelmenge keine zusätzlichen Ventile benötigt werden.

Eine bevorzugte Verwendungsmöglichkeit des hier beschriebenen Farbwechslers sind Farblackieranlagen, in denen zwischen dem Farbausgang des Farbwechslers und einer Sprühvorrichtung wie beispielsweise einem der üblichen Rotations- oder Luftzerstäuber od. dgl. eine spülbare Dosierpumpe oder sonstige Dosiereinrich­ tung angeordnet ist, der das Beschichtungsmaterial über einen Farbdruckregler zugeführt wird, wobei der Farbdruckregler auch selbst die Dosiereinrichtung bilden kann.

Die Erfindung wird an einem in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Farbwechslers gemäß der Erfindung zur Farbversorgung einer Sprühvorrichtung;

Fig. 2A das Spülschema eines bekannten Farbwechslers; und

Fig. 2B das Spülschema eines vergleichbaren, aber erfindungsgemäß abgewandelten Farbwechslers.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Farbwechsler 1 kann den an sich bekannten Aufbau mit beliebig aneinandergereihten Modu­ len zur Bildung eines Gehäuses mit einem geraden zentralen Farb­ kanal 2 und jeweils reihenweise längs des Farbkanals ggf. auf entgegengesetzten Seiten verteilten Ventilkörpern haben. Die Ventilkörper enthalten an den Farbkanal 2 angeschlossene, bei­ spielsweise pneumatisch steuerbare Ventile, von denen ein Spül­ mittelventil V1 zum gesteuerten Einleiten von bei V zugeführtem Verdünner in den Farbwechsler, ein Pulsluftventil PL1 zum ge­ steuerten Einleiten von Druckluft, verschiedene Farbventile F1, F2, F3 bzw. Fn zum Einleiten von Beschichtungsmaterial F der je­ weils gewählten Farbe sowie ein Entlüftungsventil RF2 hervorge­ hoben sind. Die übrigen Ventilpositionen sind für die Erläute­ rung der Erfindung ohne Bedeutung.

In an sich bekannter Weise ist am Ausgang 3 des Farbkanals 2 ein Farbdruckregler FDR angeordnet, von dem eine Leitung 4 über eine Dosiereinrichtung, z. B. eine Dosierpumpe 5 zu einem Zerstäuber oder sonstigem Applikationsorgan Z führt, das mit dem üblichen Rückführventil RF1 ausgestattet ist. Der Farbdruckregler FDR be­ grenzt der Ausgangsdruck zur Pumpe. Die Dosierpumpe 5, bei­ spielsweise eine Zahnradpumpe, ist über ein Spülmittelventil V3 mit Verdünner V spülbar und mit einem Bypassventil BY versehen.

Bei bekannten Farbwechslern der dargestellten Art befindet sich das PL1 entsprechende Pulsluftventil in der Nähe des Spülmittel­ ventils V1 an dem zum Ausgang 3 entgegengesetzten, in Fig. 1 oberen Ende des Farbkanals 2, beispielsweise an der Ventilposi­ tion X, so daß die Druckluft und das Spülmittel stets in dersel­ ben Richtung durch den Farbkanal geleitet wurden. Man war bisher der Meinung, die Ventile für das Spülmedium und die Pulsluft müßten sich stets am Anfang des Farbwechslers befinden, um ein Spülen des gesamten Farbkanals zu gewährleisten (wie in dem ein­ gangs erwähnten Handbuch festgestellt wird).

Im Gegensatz hierzu befindet sich gemäß Fig. 1 das Pulsluftven­ til PL1 nun beim Ausgangsende des Farbkanals 2, so daß alle Farbventile F1 bis Fn längs des Farbkanals 2 zwischen dem Puls­ luftventil PL1 und den am entgegengesetzten Ende des Farbkanals befindlichen Spülmittel- und Entlüftungsventilen V1 bzw. RF2 an­ geordnet sind.

Zum Spülen des Farbwechslers werden zunächst das Entlüftungsven­ til RF2 und sodann kurzfristig das Pulsluftventil PL1 geöffnet, während das Spülmittelventil V1 noch geschlossen bleiben kann. Die einströmende Pulsluft schiebt in dieser Anfangsphase das im Farbkanal 2 des Farbwechslers befindliche Farbmaterial mit hoher Dynamik vom Ausgangsende des Farbkanals zu seinem Eingangsende und in die an das Entlüftungsventil RF2 angeschlossene, zu einem Entsorgungssystem führende Rückführleitung 6. Wenn das Entlüftungsventil RF2 vor dem Pulsluftventil PL1 wieder geschlossen wird, fließt kurzzeitig die gesamte Pulsluft zu dem Ausgang 3 des Farbwechslers, der während des gesamten Reinigungsvorgangs geöffnet bleiben kann. Vorzugsweise gleichzeitig mit dem Schlie­ ßen des Pulsluftventils 1 wird das Spülmittelventil V1 geöffnet, so daß Verdünnerflüssigkeit vom Eingangsende des Farbkanals zu dessen Ausgang fließt. Bei den anschließenden wechselnden Inter­ vallen von Pulsluft und Spülmittel kann beispielsweise jeweils zum gleichen Zeitpunkt wie das Pulsluftventil PL1 auch das Ent­ lüftungsventil RF2 geöffnet und damit die Dynamik der Pulsluft voll ausgenutzt werden. Das Entlüftungsventil RF2 kann aber dann wieder vor dem Pulsluftventil PL1 geschlossen werden, da es zweckmäßig ist, wenn die gesamte Pulsluft kurzfristig durch den Ausgang 3 des Farbwechslers gezwungen wird. Durch den Farbdruck­ regler FDR hindurch kann allerdings auch bei geöffnetem Entlüf­ tungsventil RF2 ein Teil der Pulsluft in Richtung zu dem Appli­ kationsorgan Z fließen.

Da vorzugsweise während des gesamten Reinigungsablauf der Aus­ gang des Farbwechslers durch den Farbdruckregler FDR geöffnet bleibt, strömt das Luft-Spülmittel-Gemisch zu diesem Ausgang, und beim zusätzlichen Öffnen des Entlüftungsventils RF2 kehrt es seine Fließrichtung ganz oder teilweise um, wodurch sich ein zu­ sätzlicher Reinigungseffekt ergibt.

Die Steuerung des beschriebenen Betriebsablaufs durch Öffnen und Schließen der Ventile erfolgt selbsttätig nach einem entspre­ chend aufgebauten Spülprogramm beispielsweise gemäß Fig. 2B.

Durch Verlegen der Position des Pulsluftventils unmittelbar an den Farbausgang 3 des Farbwechslers und Verwendung eines Entlüf­ tungsventils RF2 am gegenüberliegenden Ende des Farbwechslers wird die Reinigung des Farbwechslers wesentlich effizienter als bei den vergleichbaren bekannten Ventilanordnungen. Dies zeigt ein Vergleich der in Fig. 2A für den bekannten Fall und in Fig. 2B für die Erfindung dargestellten Programmabläufe, wobei der Vollständigkeit halber im jeweils linken Teil das Andrücken der den Farbwechsler verunreinigenden Farbe (Rot) gezeigt ist. Die Öffnungsperioden der verschiedenen Ventile sind jeweils schwarz dargestellt. Die Druckwerte des Verdünners und der Pulsluft (beispielsweise jeweils 10 bar) sowie die Einstellung des Farbdruckreglers (beispielsweise 6 bar) sind in beiden Fällen gleich.

Wie erkennbar ist, wird durch die Erfindung die Spülzeit erheb­ lich reduziert (von 9,2 s auf 5,8 s). Zugleich wird auch die be­ nötigte Spülmittelmenge reduziert (bei dem untersuchten Beispiel von 283 g auf 168 g, wovon im ersten Fall 265 g und im zweiten Fall 140 g auf die Rückführung durch das Rückführ-Ventil RF1 am Applikationsorgan Z entfallen).

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2B sind im Rahmen der Erfindung auch Spülprogramme denkbar, bei denen zu bestimmten Zeiten des Reinigungsvorgangs das Spülmittel durch das Entlüftungsventil des Farbwechslers herausgeleitet wird.

Der in Fig. 2 dargestellte Vergleich wurde ohne Einsatz des an sich üblichen sogenannten EDPS-Spülsystems durchgeführt, bei dem das Spülmedium mit höherem Druck als beim Standardspülen durch eine Einspritzdüse in den Farbwechsler geleitet wird und im Zu­ sammenwirken mit der Pulsluft ein Aerosol entsteht, mit dem be­ sonders intensiv und spülmediumsparend gespült wird. Die EDPS- Spülung kann aber zweckmäßig auch bei dem hier beschriebenen Farbwechsler angewendet werden.

Claims (11)

1. Farbwechselventilanordnung zur Verbindung einer Anzahl von Farbleitungen für Beschichtungsmaterial wählbarer unterschied­ licher Farben mit einem Applikationsorgan (Z),
mit Farbventilen (F1-Fn) für die wählbaren Farben, die zwi­ schen je eine Farbleitung und einen ihnen gemeinsamen Farbka­ nal (2) geschaltet sind, der einen Ausgang (3) für das zu dem Applikationsorgan (Z) fließende Beschichtungsmaterial hat, wo­ bei die Farbventile (F1-Fn) längs des Farbkanals (2) ver­ teilt angeordnet sind,
mit einem Spülmittelventil (V1) zum Einleiten eines Spülmit­ tels in den Farbkanal (2),
mit einem Luftventil (PL1) zum Einleiten von ebenfalls zum Reinigen des Farbkanals (2) dienender Druckluft in den Farbkanal,
und mit einem insbesondere in der Nähe des einen Endes des Farbkanals (2) angeordneten Entlüftungsventil (RF2),
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Spülmittel- und Luftventile (V1, PL1) an zueinander entgegengesetzten Enden der Farbwechselventilanordnung (1) be­ finden.

2. Farbwechselventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Luftventil (PL1) beim Ausgangsende (3) des Farbkanals (2) und das Spülmittelventil (V1) und das Entlüf­ tungsventil (RF2) bei dem hierzu entgegengesetzten Ende des Farbkanals (2) angeordnet sind.

3. Farbwechselventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (3) des Farbkanals (2) ein Farbdruckregler (FDR) angeordnet ist.

4. Farbwechselventilanordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (V1, RF2, F1 -Fn, PL1) in einer Reihe von Modulen an einem dem Farbkanal (2) enthaltenden Gehäusekörper montiert sind und die beiden längs des Farbkanals (2) äußersten Module das Entlüftungsven­ til (RF2) bzw. das Luftventil (PL1) enthalten.

5. Verfahren zum Spülen einer Farbwechselventilanordnung (1), durch die eine Anzahl von Farbleitungen für Beschichtungsmate­ rial wählbarer unterschiedlicher Farben mit einem Applikation­ sorgan (Z) verbunden werden, wobei nach dem Durchfluß von Beschichtungsmaterial einer gege­ benen Farbe durch einen alle Farben gemeinsamen Farbkanal (2) und vor dem Durchfluß von Beschichtungsmaterial einer anderen Farbe einander abwechselnd ein Spülmittel und Druckluft durch den Farbkanal (2) geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmittel und die Druckluft in zueinander entgegengesetzten Richtungen durch den Farbkanal (2) geleitet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft von einem Luftventil (PL1) in der Nähe des Ausgangs (3) des Farbkanals (2) aus durch den Farbkanal zu einem Ent­ lüftungsventil (RF2) in der Nähe des zum Ausgang (3) entgegen­ gesetzten Endes des Farbkanals (2) fließt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Spülvorgangs zunächst durch das Luftventil (PL1) einströmende Druckluft im Farbkanal (2) befindliches Beschichtungsmaterial durch das Entlüftungsventil (RF2) heraus­ drückt, und daß dann bei geschlossenem Entlüftungsventil (RF2) Spülmittel durch den Farbkanal (2) zu dessen Ausgang (3) fließt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckluft und das Spülmittel impulsweise einander abwechselnd in den Farbkanal (2) geleitet werden und jeweils gleichzeitig mit dem Luftventil (PL1) das Entlüftungs­ ventil (RF2) geöffnet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgang (3) des Farbkanals (2) während des gesamten Reinigungsvorgangs geöffnet bleibt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zeitweilig Spülmittel und Druckluft durch den Ausgang (3) des Farbkanals (2) in die zu dem Applikations­ organg (Z) führende Leitung (4) fließen, und daß das Gemisch aus Spülmittel und Luft durch Öffnen eines Entlüftungsventils (RF2) der Farbwechselventilanordnung (1) ganz oder teilweise seine Fließrichtung umkehrt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß während des Spülvorgangs die Druckluft in vorbestimmten Zeitintervallen durch das Entlüftungsventil (RF2) und in anderen Zeitintervallen, in denen das Entlüf­ tungsventil geschlossen ist, durch den Ausgang (3) des Farb­ kanals (2) fließt.