УНИВЕРСАЛЬНЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
UNIVERSAL SPRAYER AND METHOD OF ITS OPERATION

ОПИСАНИЕ
Изобретение относится к распылителю, в частности ротационному распылителю, а также к способу его эксплуатации в соответствии основными пунктами формулы.
В установках для лакирования частей автомобильных кузовов в качестве мокрых лаков используются различные лаковые системы, а именно, во-первых, лаки на основе растворителей, и, во-вторых, более экологичные водные лаки. Нанесение различных лаковых систем осуществляется при этом посредством распылителей, которые могут быть выполнены, например, в виде ротационных распылителей и помимо линии для подачи мокрого лака нужного цвета содержат также промывочную линию, чтобы в перерывах в работе или при смене цвета промывать распылитель промывочным средством, причем промывочное средство согласовано с используемой лаковой системой. По отдельности такие распылители используются также для нанесения различных лаковых систем (водные лаки и лаки на основе растворителей), что, однако, при смене лаковой системы связано с повышенными затратами на промывку (повышенный расход промывочного средства и потребность во времени, так что изменяется тактовый интервал, в результате чего логистика становится более комплексной), поскольку при непосредственном контакте между различными лаковыми системами могут возникать химические реакции, которые приводят к отверждению и за счет этого необратимым образом повреждают распылитель. Например, при смене лаковой системы существует опасность коагуляции, поскольку некоторые лаки несовместимы, т.е. они могут загрязнить и в наихудшем случае повредить сообща использованный участок. Отверждение является, скорее, частным случаем и образует так называемый worst case (наиболее неблагоприятный вариант). Из-за реакции между собой несовместимых систем возникают сбои в работе. Вследствие этого может потребоваться механическая очистка. Она возможна не на всех красконаправляющих участках. В результате этот способ не подходит для серийного производства из-за расходов на его остановку. Поэтому при смене лаковых систем нередко требуется третье промывочное средство, чтобы предотвратить мешающую химическую реакцию между различными лаковыми системами.
Из DE 3534269 А1 известно лакировальное устройство, в котором два пистолета-распылителя по соответственно единственной подающей линии (краскопровод) снабжаются наносимым лаком. Поэтому при смене лаковой системы (например, водный лак/лак на основе растворителя) требуются сложные процессы промывки.
Также в устройствах для нанесения покрытий в WO 2005/044466 A2, DE 102004038017 A и DE 19860087 A1 аппарат для нанесения содержит единственную линию для снабжения лаком, что при смене лаковой системы (например, водный лак/лак на основе растворителя) требует сложных процессов промывки.
Из DE 10358646 А1 известно далее клапанное устройство, которое служит для смешивания различных компонентов (например, лак-основа/отвердитель) многокомпонентного лака. Однако из-за своей конструкции это известное клапанное устройство не подходит для подачи различных лаковых систем (например, водный лак/лак на основе растворителя).
Далее в отношении уровня техники следует сослаться также на SVEJDA, Pavel: «Flexibilität ist Trumpf», Carl Hanser Verlag München, MO Jahrgang 54 (2000) 10, стр. 44 и далее, DE 4105116 А1, DE 10342643 А1 и DE 10157966 А1.
В основе изобретения лежит задача улучшения описанного выше известного распылителя и создания способа его эксплуатации.
Эта задача решается посредством распылителя и способа в соответствии основными пунктами формулы.
Изобретение включает в себя общее техническое решение, заключающееся в том, что в распылителе предусмотрены отдельные подающие линии для различных лаковых систем, благодаря чему распылитель можно эксплуатировать попеременно с различными лаковыми системами.
Используемое в рамках изобретения дифференцирование между лаковыми системами позволяет различать преимущественно лаки на основе растворителей, с одной стороны, и водные лаки - с другой стороны, причем обе лаковые системы могут подаваться разного цвета. Разноцветные водные лаки принадлежат, следовательно, в рамках изобретения к одной и той же лаковой системе, как и к одной и той же лаковой системе принадлежат разноцветные лаки на основе растворителей. Употребляемый в рамках изобретения термин «лаковая система» включает в себя, следовательно, все компоненты соответствующего лака, например растворитель, связующее, добавки, красители и наполнители. Следовательно, в рамках изобретения различные лаковые системы могут отличаться, например, как уже сказано, применяемым растворителем, причем одна лаковая система может содержать в качестве растворителя, в основном, воду, тогда как другая лаковая система может содержать органический растворитель.
Кроме того, различные лаковые системы могут служить в рамках изобретения также для нанесения различных лаковых слоев. Например, грунт может быть нанесен лаком на водной основе, за которым следуют базисный лак на водной основе, а затем бесцветный лак на основе растворителя.
В одном примере осуществления изобретения различные лакоподающие линии для отдельных лаковых систем содержат раздельные главные игольчатые клапаны, которые снабжают один общий элемент для нанесения (например, колоколообразную тарелку) различными лаковыми системами.
Употребляемый в рамках изобретения термин «элемент для нанесения» касается преимущественно вращающихся колоколообразных тарелок, которые сами по себе известны и поэтому не требуют подробного описания. Однако в отношении применяемого элемента для нанесения изобретение не ограничено колоколообразными тарелками, а включает в себя в качестве элемента для нанесения, например, распространенные в дисковых распылителях диски, плоские тарелки, воздушные распылители и т.п.
В упомянутом примере с раздельными главными игольчатыми клапанами для различных лакоподающих линий преимущественно предусмотрены также раздельные устройства контроля, чтобы контролировать и/или регулировать независимо друг от друга положение отдельных главных игольчатых клапанов.
В другом примере осуществления изобретения, напротив, для различных лакоподающих линий предусмотрен один общий главный игольчатый клапан. При этом отдельные лакоподающие линии для различных лаковых систем объединены в распылителе и впадают тогда в общий главный игольчатый клапан, расположенный вверх по потоку перед элементом для нанесения (например, колоколообразной тарелкой).
В этом примере с одним общим главным игольчатым клапаном в отдельных лакоподающих линиях выше по потоку перед элементом для нанесения расположено преимущественно по одному запорному клапану, так что отдельные лакоподающие линии могут перекрываться независимо друг от друга. Это важно для предотвращения химической реакции при смене химически несовместимых лаковых систем (например, водный лак и лак на основе растворителя).
Кроме того, предложенный распылитель содержит преимущественно раздельные обратные линии для отдельных лакоподающих линий, что в каждой лакоподающей линии обеспечивает быструю промывку большими потоками или объемами промывочного средства. При промывке посредством колоколообразной тарелки возможные потоки промывочного средства, правда, ограничены, поскольку она может быть залита. Далее, весь «утилизированный» в кабину или в смыв материал должен быть снова отфильтрован из смыва. Обратные линии, напротив, обычно присоединены непосредственно к соответствующим сборникам, что существенно упрощает утилизацию. Кроме того, обратные линии обеспечивают постоянную циркуляцию соответствующей лаковой системы. Другим важным аспектом использования обратных линий для различных участков является экономия времени за счет по меньшей мере частично параллельных процессов, таких как промывка между сменой цвета и распылителем (в зависимости от вида электризации и лака).
Преимущественно эти обратные линии в распылителе полностью отделены друг от друга вне него, чтобы предотвратить химическую реакцию между несовместимыми лаковыми системами. Однако при использовании химически совместимых лаковых систем существует также возможность того, чтобы отдельные лакоподающие линии для различных лаковых систем входили ниже по потоку в одну общую обратную линию.
Предложенный распылитель может осуществлять далее электростатическую электризацию нанесенного мокрого лака. При этом можно использовать на выбор внешнюю электризацию и/или непосредственную электризацию, что само по себе известно из уровня техники. Поэтому распылитель может содержать по меньшей мере один внешний электрод для электростатической внешней электризации нанесенных лаковых систем и/или по меньшей мере один контактный электрод для их электростатической непосредственной электризации.
Кроме того, в рамках изобретения возможна комбинированная электризация, причем происходит как непосредственная, так и внешняя электризация. Такая комбинированная электризация описана, например, в заявке DE 4105116 А1, так что ее содержание в полном объеме включено в данное описание. Например, лаковые системы водный лак и лак на основе растворителя могут быть электризованы с помощью непосредственной электризации. В качестве альтернативы в рамках изобретения существует возможность электризовать водный лак только с помощью внешней электризации, а лак на основе растворителя - с помощью комбинированной электризации. Далее существует возможность электрического заземления внешней электризации при нанесении лака на основе растворителя во избежание его воспламенения за счет проскока искры. Кроме того, внешняя электризация соответствующими электродами при нанесении лака на основе растворителя может быть временно демонтирована с распылителя и отложена, что описано, например, в заявке ЕР 1634651 А1, так что ее содержание в полном объеме включено в данное описание.
Кроме того, предложенный электрод содержит преимущественно раздельные промывочные линии для отдельных лаковых систем с целью подачи химически совместимых промывочных средств, согласованных с данной лаковой системой.
При этом преимущественно каждой из лакоподающих линий придана соответствующая промывочная линия для подачи соответственно согласованного промывочного средства для данной лаковой системы (водяной лак или лак на основе растворителя).
Во избежание химической реакции между различными лаковыми системами при их смене в одном примере осуществления изобретения предусмотрена еще одна дополнительная промывочная линия. Следовательно, дополнительное промывочное средство должно быть химически совместимым с различными лаковыми системами и соответствующими промывочными средствами и действовать в качестве квазибуфера.
В этом примере, следовательно, число различных промывочных средств и, тем самым, как правило, также число промывочных линий больше числа различных лаковых систем и лакоподающих линий. Например, число различных промывочных средств и промывочных линий может быть на единицу больше числа различных лаковых систем и лакоподающих линий.
В еще одном варианте осуществления изобретения промывочные линии входят в распылителе в участок линии, расположенный ниже по потоку за общим главным игольчатым клапаном или за отдельными главными игольчатыми клапанами. Это расположение промывочных линий подходит, в частности, для кратковременной промывки элемента для нанесения с целью его очистки.
Однако существует также возможность того, чтобы промывочные линии входили в распылителе в участок линии, расположенный выше по потоку перед общим главным игольчатым клапаном или перед отдельными главными игольчатыми клапанами. Это расположение промывочных линий обеспечивает предпочтительно также промывку главного игольчатого клапана или главных игольчатых клапанов.
В одной комбинации этих обоих способов по меньшей мере одна из промывочных линий для кратковременной промывки может входить в распылителе в участок линии, расположенный ниже по потоку за общим главным игольчатым клапаном или за отдельными главными игольчатыми клапанами, тогда как по меньшей мере одна из промывочных линий входит в распылителе в участок линии, расположенный выше по потоку перед общим главным игольчатым клапаном или перед отдельными главными игольчатыми клапанами. Тогда для кратковременной промывки промывочное средство подается по той промывочной линии, которая входит ниже по потоку за главным игольчатым клапаном или за отдельными главными игольчатыми клапанами, тогда как для нормальных процессов промывки используется промывочная линия, которая входит перед главным игольчатым клапаном или перед отдельными главными игольчатыми клапанами.
В другом примере осуществления изобретения распылитель содержит два главных игольчатых клапана, через каждый из которых может подаваться одна лаковая система (например, водный лак или лак на основе растворителя). Однако в этом примере предусмотрена только одна промывочная линия, которая входит в участок линии ниже по потоку за обоими главными игольчатыми клапанами.
Изобретение включает в себя не только описанный выше распылитель в качестве отдельного элемента, но и полную лакировальную машину с таким распылителем, причем она выполнена, например, в виде многоосного лакировального робота, боковой машины или верхней машины. Однако изобретение не ограничено в отношении типа машины лакировальными роботами, верхними машинами или боковыми машинами, а включает в себя также другие типы машин, достаточно известные из уровня техники.
Промывка распылителя промывочными средствами для различных лаковых систем может осуществляться при этом посредством нескольких внутренних промывочных линий, проходящих в распылителе, как это уже описано выше.
Однако в качестве альтернативы существует также возможность расположения в распылителе только одной внутренней промывочной линии, которая с помощью расположенного вне распылителя промывочного клапанного устройства и нескольких внешних промывочных линий снабжается различными промывочными средствами для отдельных лаковых систем.
В одном предпочтительном примере осуществления изобретения распылитель содержит две внутренние промывочные линии, причем одна из обеих внутренних промывочных линий служит для кратковременной промывки и поэтому входит в распылителе в участок линии ниже по потоку за главным игольчатым клапаном, тогда как другая внутренняя промывочная линия входит в участок линии выше по потоку перед главным игольчатым клапаном. Обе внутренние промывочные линии в распылителе через промывочное клапанное устройство из нескольких (например, трех) внешних промывочных линий снабжаются различными промывочными средствами для отдельных лаковых систем. В целом, следовательно, существует возможность того, чтобы число внешних промывочных линий было больше числа внутренних промывочных линий, причем промывочное клапанное устройство выборочно связывает внешние промывочные линии с внутренними промывочными линиями.
В случае лакировального робота с несколькими руками внешнее промывочное клапанное устройство может быть расположено, например, на его так называемой руке 1 или так называемой руке руке 2. Однако изобретение не ограничено в отношении пространственного расположения промывочного клапанного устройства приведенными примерами, а может быть реализовано также иным образом.
Лакировальная машина содержит преимущественно раздельные питающие тракты для различных лаковых систем.
Отдельные питающие линии для различных лаковых систем могут содержать устройства для смены цвета в каждой питающей линии.
Кроме того, дозирование для различных лаковых систем может осуществляться посредством раздельных дозирующих насосов, расположенных в отдельных питающих линиях.
Преимущественно лакировальная машина выполнена в виде многоосного лакировального робота и содержит первую руку 1 и вторую руку 2, причем вторая рука подвижно установлена на первой руке и несет непосредственно ось с элементом для нанесения (например, ротационным распылителем). Оба дозирующих насоса могут быть установлены, например, на или в первой руке. В качестве альтернативы в рамках изобретения существует возможность установки отдельных дозирующих насосов на или во второй руке. Кроме того, существует возможность установки одного из дозирующих насосов на или в первой руке, а другого - на второй руке.
Например, лакировальная машина может содержать ось перемещения с салазками, установленными с возможностью перемещения по направляющей (рельсу), причем салазки несут, например, лакировальный робот. Дозирующие насосы могут быть установлены при этом на салазках с возможностью перемещения вместе с ним полностью или частично.
Далее в рамках изобретения существует возможность полной или частичной интеграции отдельных дозирующих насосов в распылитель.
Однако изобретение не ограничено в отношении пространственного расположения описанными выше примерами, а может быть реализовано также иным образом.
Кроме того, изобретение включает в себя лакировальную кабину, содержащую предложенную лакировальную машину и стенку, которая пространственно ограничивает кабину. Дозирующие насосы для отдельных лаковых систем могут быть при этом полностью или частично установлены на стенке кабины, а именно либо внутри кабины либо вне нее.
Наконец изобретение включает в себя также способ эксплуатации распылителя для обеспечения универсальной работы с различными лаковыми системами.
Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы и более подробно поясняются ниже вместе с описанием предпочтительных примеров с помощью чертежей, на которых изображают:
- фиг. 1: схематично ротационный распылитель с несколькими лакоподающими линиями для различных лаковых систем и раздельными главными игольчатыми клапанами для отдельных лаковых систем;
- фиг. 2: видоизмененный пример из фиг. 1 с одним общим главным игольчатым клапаном для различных лакоподающих линий;
- фиг. 3: видоизмененный пример из фиг. 1 с тремя лакоподающими линиями, тремя промывочными линиями для кратковременной промывки и тремя нормальными промывочными линиями;
- фиг. 4: другой пример распылителя с двумя внутренними промывочными линиями в нем и тремя внешними промывочными линиями вне него, причем внешние промывочные линии через промывочное клапанное устройство питают внутренние промывочные линии в распылителе;
- фиг. 5: лакировальные роботы в перспективе;
- фиг. 6: видоизмененный пример из фиг. 1.
На фиг. 1 изображен выполненный частично традиционно ротационный распылитель 1 с установленной с возможностью вращения колоколообразной тарелкой 2, причем распылитель 1 служит для нанесения как лака на основе растворителя, так и водного лака.
При этом водный лак подается по лакоподающей линии 3, а лак на основе растворителя - по отдельной лакоподающей линии 4.
От обеих лакоподающих линий 3, 4 ответвляются обратные линии 5, 6, так что обе лаковые системы могут постоянно циркулировать в них.
При этом важно, что лакоподающая линия 3 и соответствующая обратная линия 5, с одной стороны, и другая лакоподающая линия 4 и соответствующая обратная линия 6 с другой стороны, отделены друг от друга во избежание контакта между различными лаковыми системами (лак на основе растворителя и водный лак). Это важно, поскольку контакт между ними привел бы к химической реакции и тем самым к необратимому повреждению распылителя 1.
Кроме того, в обеих обратных линиях 5, 6 расположены запорные клапаны RFA, RFB, обеспечивающие их перекрытие.
Так, например, запорный клапан RFA закрывается, когда главный игольчатый клапан FA, поскольку в этом случае не требуется циркуляции через обратную линию 5. Напротив, запорный клапан RFA открывается, когда главный игольчатый клапан FA закрывается, с тем чтобы лаковая система в лакоподающей линии 3 могла тогда циркулировать через обратную линию 5.
Таким же образом запорный клапан RFB в обратной линии 6 открывается, когда другой главный игольчатый клапан FB закрывается. Напротив, запорный клапан RFB закрывается, когда главный игольчатый клапан FB открывается, поскольку тогда не требуется циркуляции через обратную линию 6.
Обе лакоподающие линии 3, 4 впадают через главные игольчатые клапаны FA, FB в одну общую линию 7, ведущую к колоколообразной тарелке 2.
Кроме того, распылитель 1 содержит две промывочные линии 8, 9, которые проходят в нем отдельно друг от друга, причем по промывочной линии 8 подается промывочное средство для лака на основе растворителя, тогда как по промывочной линии 9 подается промывочное средство для водного лака.
Обе промывочные линии 8, 9 впадают через промывочные клапаны V1, V2 в линию 7 между главными игольчатыми клапанами FA, FB и колоколообразной тарелкой 2, обеспечивая за счет этого промывку распылителя 1 различными промывочными средствами, подаваемыми по обеим промывочным линиям 8, 9.
Пример на фиг. 2, в основном, соответствует примеру на фиг. 1, так что во избежание повторений следует сослаться на предшествующее описание, причем соответствующие детали обозначены ниже теми же ссылочными позициями.
Особенность этого варианта состоит в том, что в линии 7 расположен общий главный игольчатый клапан HN, тогда как в обеих лакоподающих линиях 3, 4 расположены запорные клапаны FG1, FG2, чтобы предотвратить контакт между различными лаковыми системами в обеих лакоподающих линиях 3, 4.
Пример на фиг. 3 также частично соответствует примеру на фиг. 1, так что во избежание повторений следует сослаться на предшествующее описание фиг. 1, причем соответствующие детали обозначены ниже теми же ссылочными позициями.
Особенность этого примера состоит в том, что помимо обеих лакоподающих линий 3, 4 предусмотрена третья лакоподающая линия 10, которая через дополнительный главный игольчатый клапан FC входит в общий участок 7 линии.
Кроме того, от третьей лакоподающей линии 10 через запорный клапан RFC ответвляется отдельная обратная линия 11, так что также в лакоподающей линии 10 может постоянно циркулировать подаваемый лак, как это было описано выше.
Другая особенность этого варианта состоит в том, что дополнительно к обеим промывочным линиям 8, 9 через дополнительный промывочный клапан V3 в участок 7 линии входит третья промывочная линия 12, причем в этом примере место вхождения промывочных линий 8, 9, 12 лежит непосредственно перед колоколообразной тарелкой 2, так что они особенно подходят для ее кратковременной промывки.
Кроме того, в этом примере распылитель 1 содержит три дополнительные промывочные линии 13, 14, 15, которые через промывочные клапаны V1, V2, V3 входят в общий участок 7 линии распылителя 1. Место вхождения промывочных линий 13-15 лежит непосредственно за главными игольчатыми клапанами FA-FC, т.е. на лежащем выше по потоку конце общего участка 7 линии. Промывочные линии 13-15 подходят поэтому для нормальной промывки также общего участка 7 линии, который посредством промывочных линий 8, 9, 12 промывается менее эффективно.
В этом примере распылитель обеспечивает не только смену различных лаковых систем (лак на основе растворителя и водный лак), но и смену различных цветов. Так, по обеим лакоподающим линиям 3, 4 в так называемом режиме А/В могут подаваться различные цвета лаковой системы, а по лакоподающей линии 10 может подаваться другая лаковая система.
На фиг. 4 изображено видоизменение описанных выше примеров, так что во избежание повторений следует сослаться на предшествующее описание, причем соответствующие детали обозначены ниже теми же ссылочными позициями.
Особенность этого варианта состоит в том, что распылитель 1 содержит три лакоподающие линии 3, 4, 10, однако только две внутренние промывочные линии 8, 13 для подачи различных промывочных средств.
Промывочная линия 8 впадает через промывочный клапан KS вниз по потоку за общим главным игольчатым клапаном HN в общую линию 7, так что промывочная линия 8 особенно хорошо подходит для кратковременной промывки колоколообразной тарелки 2.
Другая промывочная линия 13, напротив, впадает через промывочный клапан V в общую линию 7 вверх по потоку перед общим главным игольчатым клапаном HN. Следовательно, промывочная линия 13 подходит также для промывки главного игольчатого клапана HN.
Также в этом примере могут подаваться различные промывочные средства, которые согласованы с различными лаковыми системами и подаются по трем внешним промывочным линиям 16, 17, 18. При этом они посредством внешнего промывочного клапанного устройства 19 связаны с обеими внутренними промывочными линиями 8, 13, так что каждая из внешних промывочных линий 16-18 может быть связана промывочным клапанным устройством 19 с одной или обеими промывочными линиями 8, 13.
Промывочное клапанное устройство 19 расположено вне распылителя 1 и может быть расположено, например, на руке лакировального робота. Распределение различных промывочных средств из внешних промывочных линий 16-18 по обеим внутренним промывочным линиям 8, 13 осуществляется посредством трех параллельно включенных промывочных клапанов V1, V2, V3 и двух параллельно включенных со стороны выхода промывочных клапанов FG KS и FG V.
На фиг. 5 изображены два предложенных лакировальных робота 20, 21, выполненных с возможностью линейного перемещения по рельсу 22.
Каждый из роботов 20, 21 содержит основание 23, на котором с возможностью вращения вокруг вертикальной оси установлена круглая площадка 24. На ней с возможностью поворота установлена рука 25 (рука 1), причем рука 25 несет дополнительную руку 26 (рука 2). Рука 26 несет, в свою очередь, на оси 7 электростатический ротационный распылитель 28, описанный выше и изображенный в различных примерах на фиг. 1-4.
В основании 23, на круглой площадке 24 и в обеих руках 25, 26 могут быть распределены различные компоненты лакировальной установки, например дозаторы, устройства для смены цвета и промывочное клапанное устройство из фиг. 4.
Пример на фиг. 6, в основном, соответствует примеру на фиг. 1, так что во избежание повторений следует сослаться на предшествующее описание, причем соответствующие детали обозначены ниже теми же ссылочными позициями.
Особенность этого примера состоит в том, что промывочная линия 8 является единственной.
Изобретение не ограничено описанными выше предпочтительно примерами его осуществления. Напротив, возможное большое число вариантов и видоизменений, в которых также использована идея изобретения и которые поэтому входят в объем охраны.
Перечень ссылочных позиций:
1 - ротационный распылитель
2 - колоколообразная тарелка
3 - лакоподающая линия
4 - лакоподающая линия
5 - обратная линия
6 - обратная линия
7 - линия
8 - промывочная линия
9 - промывочная линия
10 - лакоподающая линия
11 - обратная линия
12 - промывочная линия
13 - промывочная линия
14 - промывочная линия
15 - промывочная линия
16 - промывочная линия
17 - промывочная линия
18 - промывочная линия
19 - промывочное клапанное устройство
20 - лакировальный робот
21 - лакировальный робот
22 - направляющая для перемещения
23 - основание робота
24 - круглая площадка
25 - рука робота
26 - рука робота
27 - ось руки
28 - ротационный распылитель
FA - главный игольчатый клапан
FB - главный игольчатый клапан
FC - главный игольчатый клапан
FG KS - промывочный клапан
FG V - промывочный клапан
HN - главный игольчатый клапан
FG1 - запорный клапан
FG2 - запорный клапан
KS - промывочный клапан
RFA - запорный клапан
RFB - запорный клапан
RFC - запорный клапан
V - промывочный клапан
V1 - промывочный клапан
V2 - промывочный клапан
V3 - промывочный клапан