УСТРОЙСТВО НАНЕСЕНИЯ ЛАКА, В ЧАСТНОСТИ РОТАЦИОННЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ
LACQUER APPLICATION DEVICE, IN PARTICULAR A ROTARY SPRAYER

Изобретение относится к устройству нанесения, в частности ротационному распылителю, для нанесения покровного средства.
Из уровня техники известны двухкомпонентные лаки (2K-лаки), которые состоят из двух компонентов, а именно отвердителя (например, изоцианата) и базового лака. При подаче подобных 2K-лаков в лакировальных установках используются в качестве запорных клапанов, как правило, игольчатые клапаны, которые имеют подвижную иглу клапана. Игла клапана проходит при этом через камеру клапана, которая во время эксплуатации заполнена 2K-лаком, причем камера клапана уплотнена относительно привода клапана, действующего на иглу клапана, уплотнительным кольцом. Уплотнительное кольцо скользит при этом своей внутренней стороной по наружной рабочей поверхности иглы клапана и прилегает своим внешним периметром к внутренней стенке камеры клапана.
Проблемой при этом является то, что отвердитель (например, изоцианат), как правило, вступает в реакцию с водой и затем затвердевает. При этом достаточно уже минимальных количеств воды, для того чтобы инициировать процесс затвердевания, так что уже например нормальная влажность воздуха приводит к затвердеванию. Это является проблемой, так как 2K-лак или использованный отвердитель имеет очень высокую проникающую способность и низкую вязкость и потому может проникать в уплотнительное кольцо вокруг иглы клапана, так что 2K-лак или отвердитель может просачиваться из заполненной лаком камеры клапана в область привода клапана. В частности при более длительных временах простоя (например, в выходные дни) это может приводить к нежелательному отверждению 2K-лака или отвердителя. Например, затвердевший 2K-лак может приклеивать иглу клапана к седлу клапана. Сверх этого, 2K-лак может прилипать к игле клапана и затем в затвердевшем состоянии повреждать окружающее уплотнительное кольцо, что приводит к негерметичности. Далее затвердевшие отложения в седле клапана могут приводить к тому, что клапан больше не закрывается. Кроме того, затвердевания могут приводить к тому, что клапан закрывается медленнее.
Наиболее проблематичным является выход из строя клапана, при котором клапан не может больше открываться, так как в этом случае выше по потоку перед клапаном может доходить до проблемы избыточного давления, которая в крайнем случае может приводить к разрыву подающих шлангов, вследствие чего 2K-лак или отвердитель может выходить, что затем влечет за собой существенные времена простоя для очистных и ремонтных работ.
Наконец, в области наконечника иглы может доходить до химической реакции между рабочей средой (2K-лаком или отвердителем) с одной стороны и материалом наконечника иглы или седла клапана, что также может приводить к склеиванию, вследствие чего клапан не может больше открываться.
Исходя из этого, в основе изобретения лежит задача создать улучшенное соответствующим образом устройство нанесения, которое при выходе из строя клапана (то есть при склеивании клапана) предотвращает то, что подающие линии могут разрываться. Сверх этого, может быть желательным также предотвращать выход из строя клапана в принципе, что является предпочтительным также при 1K-распылителях.
Эта задача решается с помощью соответствующего изобретению устройства нанесения согласно основному независимому пункту формулы изобретения.
Соответствующее изобретению устройство нанесения (например, ротационный распылитель) имеет сначала в соответствии с уровнем техники первый разъем покровного средства, через который может подводиться первое покровное средство, как например базовый лак двухкомпонентного лака (2K-лака).
Здесь следует отметить, что использованное в рамках изобретения понятие "устройства нанесения" не ограничено предпочтительным примером осуществления ротационного распылителя, причем подобные ротационные распылители могут иметь в качестве элемента распыления вращающуюся колоколообразную чашу или вращающийся диск. Другими возможными примерами осуществления для соответствующих изобретению устройств нанесения являются воздушные распылители, распылители полос (например, согласно DE 10 2013 002 412 A1), ручные распылители, дисковые распылители, безвоздушные распылители, комбинированные распылители и ультразвуковые распылители, что можно назвать в качестве некоторых примеров.
Кроме того, следует отметить, что изобретение в отношении нанесенного покровного средства не ограничено лаками или компонентами лака. Наоборот, говоря о покровном средстве, речь может идти также о других текучих средах, как например, об уплотняющем средстве, изоляционном материале или клее, что можно назвать в качестве некоторых примеров.
В этой связи следует также отметить, что изобретение не ограничено однокомпонентными покровными средствами или двухкомпонентными покровными средствами, а может также применяться с многокомпонентными покровными средствами, которые могут иметь, например три компонента.
Сверх этого, соответствующее изобретению устройство нанесения имеет в соответствии с уровнем техники первую ветку покровного средства, которая отходит в устройстве нанесения от первого разъема покровного средства и переносит первое покровное средство.
На этой первой ветке покровного средства расположен в соответствии с уровнем техники управляемый первый клапан, который управляет потоком первого покровного средства, проходящим через первую ветку покровного средства, причем этот первый клапан может управляться первым сигналом управления.
Говоря о сигнале управления, речь может идти, например, об электрическом сигнале управления или о пневматическом сигнале управления, тем не менее изобретение в отношении управления клапанами не ограничено этими примерами.
Соответствующее изобретению устройство нанесения отличается теперь по сравнению с уровнем техники тем, что в первой ветке покровного средства расположен приводимый в действие собственной средой первый клапан избыточного давления, который для предотвращения проблемы избыточного давления автоматически открывается, если давление выше по потоку перед первым клапаном избыточного давления превышает определенное максимальное давление. То есть, если на первой ветке покровного средства доходит до проблемы избыточного давления, ввиду того, что клапан на первой ветке покровного средства выходит из строя и больше не открывается, то предотвращается разрыв подающих линий, так как первый клапан избыточного давления в этом случае автоматически открывается. Говоря о первом клапане избыточного давления, речь идет таким образом о приводимом в действие собственной средой клапане избыточного давления, который в зависимости от прилегающего со стороны входа давления рабочей среды открывается или закрывается.
Предпочтительно все подверженные опасности избыточного давления ветки рабочей среды в устройстве нанесения защищены подобными клапанами избыточного давления, для того чтобы при проблемах избыточного давления создавать условия для сброса давления. Это может охватывать все ветки рабочей среды в устройстве нанесения, например для базового лака, отвердителя, смешенного до готового состояния двухкомпонентного лака, однокомпонентного лака, растворителя (промывочного средства).
В предпочтительном примере осуществления изобретения первый клапан избыточного давления образуется посредством управляемого первого клапана. Это означает, что первый клапан исполнят две функции. С одной стороны первый клапан делает возможным управление потоком рабочей среды, проходящим через первую ветку покровного средства. Однако с другой стороны первый клапан действует также как клапан избыточного давления и открывается автоматически (приводится в действие собственной средой), если прилегающее со стороны входа давление превышает определенное максимальное давление.
В предпочтительном примере осуществления изобретения первая ветка покровного средства ведет к элементу нанесения, который наносит (распыляет) первое покровное средство. Например, говоря об этом элементе нанесения, речь может идти о колоколообразной чаше или о сопле распыления краски в колоколообразной чаше, тем не менее изобретение в отношении типа элемента нанесения не ограничено этим примером.
При этом на первой ветке покровного средства между первым клапаном избыточного давления и элементом нанесения расположен первый главный клапан, который поток рабочей среды в первой ветке покровного средства либо блокирует, либо деблокирует. Предпочтительно первый главный клапан выполнен в виде главного игольчатого клапана и имеет подвижную иглу клапана, которая седло клапана на выбор деблокирует или блокирует. Подобные игольчатые клапаны известны как таковые из уровня техники и потому не должны более подробно описываться.
В предпочтительном примере осуществления изобретения устройство нанесения имеет второй разъем покровного средства для подвода второго покровного средства, как например отвердителя 2K-лака. От этого второго разъема покровного средства отходит далее вторая ветка покровного средства, причем на второй ветке покровного средства расположен второй клапан избыточного давления, который равным образом приводится в действие собственной средой и автоматически открывается, если давление выше по потоку перед первым клапаном избыточного давления превышает определенное максимальное давление. Вторая ветка покровного средства предпочтительно выше по потоку перед первым главным клапаном входит в первую ветку покровного средства, что создает условия для смешивания базового лака с отвердителем.
Поэтому на первой ветке покровного средства предпочтительно между местом вхождения второй ветки покровного средства и первым главным клапаном расположен смеситель, который смешивает базовый лак и отвердитель в 2K-лак.
.
Смеситель предпочтительно выполнен в виде статичного смесителя, например, в виде решетчатого смесителя или в виде спирального смесителяПодобные смесители известны, например, из DE 10 2010 019 771 A1, так что содержание этой патентной заявки в отношении конструкции и принципа работы смесителя следует в полном объеме приписать данному описанию.
Сверх этого, соответствующее изобретению устройство нанесения имеет предпочтительно первый разъем рециркуляции для отвода рабочих сред (например, остатков базового лака) в первую рециркуляцию. При этом от первой ветки покровного средства выше по потоку перед первым клапаном избыточного давления ответвляется первая ветка рециркуляции, которая заканчивается первым разъемом рециркуляции. При этом на первой ветке рециркуляции предпочтительно расположен третий клапан избыточного давления, который равным образом приводится в действие рабочей средой и автоматически открывается, если давление на первой ветке рециркуляции выше по потоку перед третьим клапаном избыточного давления превышает определенное максимальное значение.
Далее соответствующее изобретению устройство нанесения имеет предпочтительно первый разъем растворителя для подвода первого растворителя, причем первый растворитель предпочтительно предусмотрен для базового лака. От этого первого разъема растворителя предпочтительно отходит первая ветка растворителя, причем первая ветка растворителя предпочтительно входит в первую ветку покровного средства, а именно между первым клапаном избыточного давления и первым главным клапаном. При этом на первой ветке растворителя предпочтительно расположен первый клапан растворителя, который является управляемым и деблокирует или блокирует поток растворителя.
Сверх этого, соответствующее изобретению устройство нанесения имеет предпочтительно разъем импульсного воздуха для подвода с целями очистки импульсного воздуха, что по существу известно из уровня техники. От этого разъема импульсного воздуха предпочтительно отходит ветка импульсного воздуха, которая входит в первую ветку покровного средства, а именно предпочтительно между первым клапаном избыточного давления и первым главным клапаном, причем на ветке импульсного воздуха может быть расположен клапан импульсного воздуха для управления импульсным воздухом.
Далее соответствующее изобретению устройство нанесения предпочтительно имеет второй разъем растворителя для подвода второго растворителя, который предпочтительно предусмотрен для отвердителя. Затем от этого второго разъема растворителя предпочтительно отходит вторая ветка растворителя, которая входит в первую ветку покровного средства, а именно между первым клапаном избыточного давления и первым главным клапаном, причем на второй ветке растворителя предпочтительно расположен второй клапан растворителя. Этот второй клапан растворителя является предпочтительно управляемым, для того чтобы поток растворителя на выбор деблокировать или блокировать.
В соответствующем изобретению устройстве нанесения от первого разъема покровного средства предпочтительно отходит также третья ветка покровного средства, причем в третьей ветке покровного средства может быть расположен второй главный клапан, в частности в исполнении в виде главного игольчатого клапана, что по существу известно из уровня техники и потому не должно более подробно описываться. В этом случае первый главный клапан и второй главный клапан соединены предпочтительно со стороны выхода и ведут к элементу нанесения (например, колоколообразной чаше). Таким образом, в этом исполнении устройство нанесения может на выбор использоваться для нанесения однокомпонентного лака или для нанесения двухкомпонентного лака.
Далее соответствующее изобретению устройство нанесения предпочтительно имеет второй разъем рециркуляции для отвода рабочих сред (например, импульсного воздуха, лаковой пены) во вторую рециркуляцию. В этом случае от третьей ветки покровного средства предпочтительно выше по потоку перед вторым главным клапаном ответвляется вторая ветка рециркуляции, которая заканчивается вторым разъемом рециркуляции, причем на этой второй ветке рециркуляции предпочтительно расположен клапан рециркуляции. Этот клапан рециркуляции предпочтительно приводится в действие рабочей средой, причем клапан рециркуляции предпочтительно в силу своей конструкции делает различие между жидким покровным средством на входе с одной стороны и сжатым воздухом или пеной на входе с другой стороны. Клапан рециркуляции автоматически открывается в том случае, если к входу клапана рециркуляции прилегает сжатый воздух или пена. Напротив клапан рециркуляции закрывается, если к входу клапана рециркуляции прилегает жидкое покровное средство. Следовательно, клапан рециркуляции может также обозначаться как клапан блокировки краски, так как он автоматически закрывается, если к входу клапана рециркуляции вместо сжатого воздуха или пены прилегает жидкий лак. Конструкция и принцип работы такого клапана блокировки краски подробно описаны в DE 10 2009 020 064 A1, так что содержание этой патентной заявки в отношении конструкции и принципа работы клапана рециркуляции (клапана блокировки краски) следует в полном объеме приписать данному описанию.
Сверх этого, соответствующее изобретению устройство нанесения предпочтительно имеет, по меньшей мере, один разъем короткой промывки для подвода промывочного средства для короткой промывки устройства нанесения. В этом случае от разъема короткой промывки отходит ветка короткой промывки, которая может проводить промывочное средство к элементу нанесения в обход веток покровного средства. При этом на ветке короткой промывки предпочтительно расположен управляемый клапан короткой промывки, который поток промывочного средства на выбор деблокирует или блокирует.
Кроме того, следует отметить, что клапаны избыточного давления имеют в открытом положении предпочтительно функцию ослабления толчка давления, так что поступающие со стороны входа толчки давления передаются со стороны выхода лишь в ослабленном виде. Это может достигаться, например, вследствие того, что клапаны избыточного давления выполнены в виде мембранного клапана, что будет еще описано подробно.
Изобретение включает в себя также то техническое решение, что, говоря о клапане избыточного давления, речь идет об особом игольчатом клапане. Соответствующий изобретению игольчатый клапан имеет сначала в соответствии с уровнем техники седло клапана и подвижную иглу клапана со стержнем иглы и головкой иглы. При этом игла клапана может перемещаться между закрытым положением и открытым положением. В закрытом положении головка иглы клапана закрывает седло клапана и вследствие этого блокирует поток рабочей среды. В открытом же положении игла клапана поднята своей головкой с седла клапана и вследствие этого деблокирует поток рабочей среды.
Между открытым положением и закрытым положением в одном варианте изобретения могут плавно устанавливаться различные промежуточные положения иглы клапана, для того чтобы потоком рабочей среды управлять не только качественно (да/нет), но и количественно, то есть с регулируемым сопротивлением потока. В другом же варианте изобретения игольчатый клапан управляет потоком рабочей среды только качественно, благодаря тому, что поток рабочей среды либо деблокируется, либо блокируется.
Теперь изобретение предусматривает то, что окружающая иглу клапана и заполненная во время эксплуатации рабочей средой камера клапана уплотняется эластичной мембраной, которая наподобие кольца и герметично окружает иглу клапана выше по потоку перед головкой иглы. Эластичная мембрана надежно предотвращает то, что покровное средство (например, отвердитель) выходит из заполненной рабочей средой камеры клапана в направлении привода клапана и там затвердевает.
В предпочтительном примере осуществления изобретения игла клапана расположена с возможностью перемещения в камере клапана, причем камера клапана является, по меньшей мере, на отдельных участках цилиндрической. В этом случае мембрана прилегает на своем центре предпочтительно герметично к стержню иглы клапана и закреплена на стержне иглы клапана. Это означает, что мембрана не скользит по игле клапана, а принимает участие в поступательном движении иглы клапана между открытым положением и закрытым положением. Это означает, что перемещение иглы клапана приводит к соответствующему осевому отклонению мембраны. И наоборот осевое отклонение мембраны, например, ввиду одностороннего нагружения мембраны давлением, также приводит к соответствующему смещению иглы клапана. Своим же внешним краем мембрана герметично закреплена на внутренней стенке камеры клапана. Таким образом, мембрана допускает по центру осевой ход, который имеет, по меньшей мере, такую величину, как осевое расстояние между закрытым положением и открытым положением иглы клапана, чтобы мембрана не препятствовала движению иглы клапана.
В предпочтительном примере осуществления изобретения игольчатый клапан имеет привод клапана для перемещения иглы клапана, причем привод клапана может быть выполнен, например, в виде пневматического привода клапана с поршнем, что по существу известно из уровня техники и потому не должно более подробно описываться.
Сверх этого, соответствующий изобретению игольчатый клапан предпочтительно имеет вход покровного средства для подвода покровного средства (например, 2K-лака или отвердителя), причем вход покровного средства предпочтительно на обращенной от привода клапана стороне мембраны заканчивается камерой клапана, так что мембрана уплотняет привод клапана относительно заполненной покровным средством камеры клапана.
Кроме того, соответствующий изобретению игольчатый клапан предпочтительно имеет выход покровного средства для отвода покровного средства, причем выход покровного средств впадает предпочтительно в седло клапана, так что покровное средство в открытом положении иглы клапана может протекать через седло клапана к выходу покровного средства.
Выше уже было упомянуто, что соответствующий изобретению игольчатый клапан может иметь привод клапана для перемещения иглы клапана. В предпочтительном примере осуществления изобретения этот привод клапана включает в себя подвижный поршень, который воздействует на иглу клапана, для того чтобы перемещать иглу клапана. Поршень приводится в движение предпочтительно пневматикой. Для этого игольчатый клапан предпочтительно имеет вход управляющего воздуха для подвода управляющего воздуха, причем управляющий воздух воздействует на поршень, для того чтобы перемещать поршень и вместе с ним также иглу клапана.
Кроме того, соответствующий изобретению игольчатый клапан предпочтительно имеет пружину клапана, которая своим усилием воздействует на поршень или иглу клапана. Пружина клапана с одной стороны и управляющий воздух с другой стороны действуют при этом предпочтительно в противоположных направлениях.
Далее следует отметить, что усилие пружины клапана составляет предпочтительно минимум 20 Н, 40 Н или минимум 80 Н и/или максимум 400 Н, 200 Н или 100 Н, что имеет место предпочтительно и для закрытого положения, и для открытого положения пружины клапана.
В предпочтительном примере осуществления изобретения пружина клапана прижимает иглу клапана в направлении закрытого положения, в то время как управляющий воздух прижимает иглу клапана через поршень в направлении открытого положения. При этом пружина клапана и головка иглы предпочтительно расположены на противоположных сторонах поршня.
При этом следует отметить, что поршень предпочтительно имеет относительно большой диаметр поршня, для того чтобы при движении иглы клапана в открытое положение создавать максимально возможное усилие открытия. При этом необходимо учитывать, что усилие открытия зависит от эффективной площади поршня и тем самым также от диаметра поршня и от пневматического давления управляющего воздуха. Поэтому поршень предпочтительно имеет диаметр поршня, по меньшей мере, в 5 мм, 10 мм, 15 мм, 20 мм, 25 мм или даже 32 мм. Предпочтительно диаметр поршня настолько велик, что с обычным давлением управляющего воздуха менее чем 6 бар можно реализовывать достаточно большое усилие открытия. Это имеет смысл, так как в лакировальных установках в большинстве случаев и без того имеются в распоряжении обычные сети сжатого воздуха с давлением в 6 бар, которые в этом случае могут использоваться также для управления соответствующим изобретению игольчатым клапаном. То есть таким образом можно отказаться от отдельной сети сжатого воздуха для управления игольчатым клапаном.
Выше уже было упомянуто, что пружина клапана прижимает иглу клапана предпочтительно в направлении закрытого положения, а именно с определенным усилием закрытия. Пневматический же привод клапана при пневматическом приведении в действие прижимает иглу клапана в направлении открытого положения с определенным усилием открытия. При этом усилие открытия пневматического привода клапана должно быть больше на определенный избыток усилия открытия, чем усилие закрытия, для того чтобы была возможность надежно открывать игольчатый клапан, если головка иглы прилипает к седлу клапана. Поэтому игольчатый клапан предпочтительно рассчитан таким образом, что избыток усилия открытия больше, чем 20 Н, 40 Н, 60 Н, 80 Н, 100 Н, 120 Н, 130 Н или даже 180 Н.
При описании уровня техники вначале уже было указано на ту опасность, что шланги покровного средства выше по потоку перед игольчатым клапаном могут при проблеме избыточного давления даже из-за ошибки в управлении или ошибочной интерпретации проблемы избыточного давления разрываться, вследствие чего 2K-лак или отвердитель могут выходить, что приводит затем к более длительным временам простоя, так как вышедший 2K-лак или вышедший отвердитель затвердевает. После разрыва дальнейшая проблема избыточного давления не возникает. Если операторы снова запускают установку, то часть или большая часть лакировочной массы выходит из разорванного шланга и заполняет, например всю осевую область руки. В большинстве случаев неисправность обнаруживается лишь тогда, когда уже несколько литров вышли, и доходит до других дальнейших проблем, например проблемы частоты вращения, так как отработанный воздух турбины не может больше выделяться через лак. Соответствующий изобретению игольчатый клапан имеет поэтому функцию избыточного давления, которая при превышении определенного давления открытия на входе покровного средства приводит к автоматическому открытию клапана. Для этого находящееся в камере клапана покровное средство оказывает давление на мембрану, вследствие чего мембрана и вместе с ней также игла клапана прижимаются из закрытого положения в открытое положение, если давление покровного средства достаточно велико, для того чтобы преодолевать направленное навстречу усилие пружины клапана. Поэтому мембрана имеет предпочтительно диаметр мембраны минимум в 3 мм, 6 мм или 9 мм и/или максимум 40 мм, 20 мм или 11 мм. В этом случае давление открытия покровного средства на входе покровного средства составляет предпочтительно минимум 8 бар, 10 бар, 12 бар, 14 бар или минимум 38 бар и/или максимум 38 бар, 22 бар, 18 бар или 16 бар. Следовательно, усилие закрытия пружины должно адаптироваться к необходимому давлению открытия и эффективному поперечному сечению мембраны таким образом, что давление покровного средства в камере клапана прижимает при превышении необходимого давления открытия мембрану и вместе с ней также иглу клапана из закрытого положения в открытое положение.
Далее следует отметить, что седло клапана предпочтительно сужается в направлении потока с определенным углом седла, как и головка иглы предпочтительно сужается в направлении потока с определенным углом головки. В предпочтительном примере осуществления угол седла по существу равен углу головки. Например, угол седла находится в диапазоне 35°-50°, как и угол головки предпочтительно находится в диапазоне 35°-50°, что обеспечивает оптимальное уплотнение. Больший угол головки улучшает при этом протекание рабочей среды у оснащенных малыми ходами иглы (примерно 1,5 мм вместо 3 мм у обычных игольчатых клапанов), соответствующих изобретению игольчатых клапанов с дополнительной мембраной.
В предпочтительном примере осуществления изобретения на головку иглы клапана посажен дополнительный уплотнительный элемент, для того чтобы уплотнять седло клапана в закрытом положении. Этот дополнительный уплотнительный элемент может состоять из другого материала, чем головка иглы клапана, причем предпочтительно используется упругий материал, как например FFKM (перфторкаучук). Например, дополнительный уплотнительный элемент может быть привулканизован на головку иглы. Однако, существует также возможность, что уплотнительный элемент вставлен в головку иглы, например, в кольцевой паз на головке иглы. Сама головка иглы может состоять при этом, например, из титана или из титанового сплава, чтобы головка иглы была устойчива к химически агрессивным отвердителям 2K-лаков.
Выше уже было кратко упомянуто, что головка иглы и седло клапана предпочтительно сужается в направлении потока по существу в виде конуса. При этом головка иглы может иметь кольцевой паз, в который может быть вставлен выше уже кратко упомянутый уплотнительный элемент. При этом может возникать та проблема, что действующее на иглу клапана усилие закрытия полностью воспринимается уплотнительным элементом, что затем может приводить к механической перегрузке и повреждению уплотнительного элемента. Это может предотвращаться вследствие того, что головка иглы имеет жесткий упор и в закрытом положении опирается упором на седло клапана. То есть при закрытии клапана уплотнительный элемент в головке иглы нагружается давлением лишь до тех пор, пока игла клапана не прилегает своим упором к седлу клапана. Таким образом, ограничивается сжатие уплотнительного элемента в головке иглы при закрытии клапана, что увеличивает срок службы уплотнительного элемента.
В предпочтительном примере осуществления изобретения этот упор образуется посредством проходящей по периметру в виде кольца опорной поверхности, которая находится на конической боковой поверхности головки иглы выше по потоку перед уплотнительным элементом. При этом может существовать та проблема, что уплотнительный элемент уплотняет область головки иглы ниже по потоку за уплотнительным элементом, так что эта область во время процесса промывки не может достигаться промывочным средством. В рамках изобретения эта проблема может решаться вследствие того, что опорная поверхность имеет, по меньшей мере, один проходящий в осевом направлении промывочный паз, через который промывочное средство может поступать в осевом направлении из камеры клапана в область ниже по потоку за уплотнительным элементом. Например, такой промывочный паз может иметь ширину паза 1-2 мм.
В рамках изобретения существует та возможность, что уплотняющая камеру клапана эластичная мембрана заменяет уплотнительное кольцо, которое имеется у обычных игольчатых клапанов. Тем не менее в рамках изобретения существует также возможность, что в дополнение к эластичной мембране имеется для уплотнения также традиционное уплотнительное кольцо, которое окружает иглу клапана в виде кольца и прилегает к боковой поверхности иглы клапана с возможностью скольжения.
Стержень иглы клапана имеет предпочтительно диаметр, который может находиться в диапазоне 2-10 мм, 3-6 мм или 4-5 мм. Максимальный же ход иглы клапана предпочтительно меньше чем 3 мм, 2,5 мм, 2 мм или даже меньше чем 1,6 мм.
В рамках изобретения возможны различные варианты, которые отличаются количеством различных веток покровного средства внутри устройства нанесения.
Выше уже был описан первый вариант изобретения, при котором внутри устройства нанесения проходили две ветки покровного средства. Одна ветка покровного средства оставлена при этом для отвердителя двухкомпонентного лака. Другая же ветка покровного средства может на выбор использоваться для соответствующего базового лака двухкомпонентного лака или для однокомпонентного лака.
В другом же варианте изобретения проходят внутри устройства нанесения три ветки покровного средства. Две из веток покровного средства оставлены при этом для базового лака и соответственно отвердителя двухкомпонентного лака. Третья же ветка покровного средства оставлена при этом для однокомпонентного лака. Таким образом, этот вариант изобретения отличается от вышеописанного варианта изобретения по существу тем, что для однокомпонентного лака предусмотрена отдельная ветка покровного средства, через которую не протекает ни базовый лак, ни отвердитель.
Третий вариант изобретения упрощен по сравнению с описанным вначале вариантом изобретения и имеет лишь две ветки покровного средства, а именно одну ветку покровного средства для базового лака двухкомпонентного лака и вторую ветку покровного средства для отвердителя двухкомпонентного лака. В отличие от описанного вначале первого варианта изобретения здесь таким образом не предусмотрено подводить по ветке покровного средства для базового лака альтернативно также однокомпонентный лак.
Дальнейший же вариант изобретения предусматривает, что в устройстве нанесения предусмотрены четыре ветки покровного средства, а именно две ветки покровного средства для базового лака и соответственно отвердителя первого двухкомпонентного лака и две дальнейшие ветки покровного средства для базового лака и соответственно отвердителя второго двухкомпонентного лака.
Другие предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения и разъясняются в дальнейшем более подробно вместе с описанием предпочтительных примеров осуществления. На чертеже показаны:
фиг.1 - "гидравлическая" блок-схема соответствующего изобретению ротационного распылителя на лакировочном роботе;
фиг.2 - вид в поперечном разрезе соответствующего изобретению клапана избыточного давления в закрытом положении;
фиг.3 - вид в поперечном разрезе привода клапана избыточного давления согласно фиг.2;
фиг.4 - схематичное изображение конической головки иглы с коническим седлом клапана;
фиг.5 - модификация варианта с фиг.1, причем в устройстве нанесения проходят три ветки покровного средства, а именно для базового лака, отвердителя и альтернативно для однокомпонентного лака;
фиг.6 - модификация варианта с фиг.1, причем ветка базового лака оставлена в устройстве нанесения для базового лака и альтернативно не служит для подвода однокомпонентного лака; и
фиг.7 - модификация варианта с фиг.1 с четырьмя ветками покровного средства в устройстве нанесения для базового лака и соответственно отвердителя двух разных двухкомпонентных лаков.
Фиг.1 показывает соответствующий изобретению ротационный распылитель RZ, который управляется лакировочным роботом и при помощи обычной оси руки робота смонтирован на конце руки RA робота.
В руке RA робота находится линейный переключатель LCC красок (LCC - Linear Color Changer), который известен, например, из DE 10 2008 037 035 A1. Со стороны выхода линейный переключатель LCC красок соединен через дозирующий насос PSL с разъемом SL базового лака ротационного распылителя RZ. При этом дозирующий насос PSL также расположен в руке RA робота и может обходиться по обводной линии By1. Задача дозирующего насоса PSL заключается в дозации и подаче базового лака двухкомпонентного лака (2K-лака).
Сверх этого, в руке RA робота находится клапан VSV1 растворителя для подвода растворителя для базового лака, причем клапан VSV1 растворителя соединен со стороны выхода с разъемом VS1 растворителя для базового лака.
Далее в руке RA робота находится также дозирующий насос PH для подачи отвердителя двухкомпонентного лака, причем дозирующий насос PH соединен со стороны выхода с разъемом H отвердителя ротационного распылителя RZ.
Кроме того, в руке RA робота находится клапан VHV1 растворителя для управляемого подвода растворителя для отвердителя, причем клапан VHV1 растворителя соединен со стороны выхода с разъемом VH растворителя ротационного распылителя RZ.
Далее ротационный распылитель RZ содержит разъем PL импульсного воздуха для подвода импульсного воздуха, разъем RF1 рециркуляции для отвода остаточного материала, разъем RF2 рециркуляции для отвода импульсного воздуха и лаковой пены, а также разъемы KS1, KS2 короткой промывки для подвода промывочного средства для короткой промывки ротационного распылителя.
Разъем SL базового лака ротационного распылителя RZ соединен с веткой базового лака, которая состоит из участков L1-L4 линии, которые ведут к смесителю MIX и в конечном счете к главному игольчатому клапану HN1, причем главный игольчатый клапан HN1 соединен с выходом A2, который ведет к колоколообразной чаше.
На ветке базового лака, состоящей из участков L1-L4 линии, находится выше по потоку перед смесителем MIX мембранный клапан SLV1 избыточного давления, конструкция которого еще будет подробно описана. Мембранный клапан SLV1 избыточного давления автоматически открывается под воздействием рабочей среды, если давление базового лака выше по потоку перед мембранным клапаном SLV1 избыточного давления превышает определенное максимальное значение. При открытии мембранного клапана SLV1 избыточного давления избыточное давление может затем сбрасываться через смеситель MIX и главный игольчатый клапан HN1. Вследствие этого предотвращается то, что на участках L1, L2 линии выше по потоку перед мембранным клапаном SLV1 избыточного давления может доходить до проблемы избыточного давления или даже до разрыва линий.
От участка L2 ветки базового лака ответвляется ветка рециркуляции, которая образуется посредством участка L5 линии и заканчивается разъемом RF1 рециркуляции. На участке L5 ветки рециркуляции расположен при этом также мембранный клапан RFV1 избыточного давления, который может быть выполнен аналогичным образом, как мембранный клапан SLV1 избыточного давления. Мембранный клапан RFV1 избыточного давления имеет своей задачей создавать условия для сброса давления, если главный игольчатый клапан HN1 неисправен и больше не открывается. В этом случае доходит именно до повышения давления на ветке покровного средства, которая состоит из участков L1-L4 линии. Это повышение давления приводит затем своевременно пред проблемой избыточного давления к автоматическому открытию мембранного клапана RFV1 избыточного давления, так что возможное избыточное давление на ветке базового лака может понижаться через ветку рециркуляции и разъем RF1 рециркуляции.
От разъема H отвердителя отходит ветка отвердителя, которая состоит из участков L6, L7 линии. Ветка отвердителя впадает выше по потоку перед смесителем MIX и ниже по потоку за мембранным клапаном SLV1 избыточного давления в ветку базового лака. Следовательно, базовый лак и отвердитель смешиваются в смесителе MIX.
От разъема VH растворителя отходит ветка растворителя, которая образуется посредством участка L8 линии. На участке L8 ветки растворителя расположен клапан VHV2 растворителя, который делает возможным управление потоком растворителя.
От разъема PL импульсного воздуха отходит ветка импульсного воздуха, которая образуется посредством участков L9, L10 линии. На участке L9 ветки импульсного воздуха расположен управляемый клапан PLV импульсного воздуха, который управляет потоком импульсного воздуха.
От другого разъема VS1 растворителя отходит дальнейшая ветка растворителя, которая состоит из участка L11 линии и участка L10 линии. На участке L11 ветки растворителя для базового лака расположен клапан VSV2 растворителя, который может управлять потоком растворителя.
Клапан HV отвердителя на ветке отвердителя равным образом выполнен в виде мембранного клапана избыточного давления и потому также открывается под воздействием рабочей среды, если давление отвердителя выше по потоку перед клапаном HV отвердителя превышает определенное максимальное значение. В этом случае избыточное давление в ветке отвердителя может сбрасываться через участки L7, L4, L3 линии, мембранный клапан SLV1 избыточного давления, мембранный клапан RFV1 избыточного давления и разъем RF1 рециркуляции.
Сверх этого, ротационный распылитель RZ имеет еще дальнейшую ветку базового лака, которая образуется из уже упомянутого участка L1 линии и дальнейшего участка L12 линии. На участке L12 дальнейшей ветки базового лака расположен клапан SLV2 базового лака, который ведет к главному игольчатому клапану HN2. Оба главных игольчатых клапана HN1, HN2 соединены со стороны выхода с выходом A2 и тем самым с колоколообразной чашей. Через главный игольчатый клапан HN2 может при этом наноситься однокомпонентный лак. Через главный же игольчатый клапан HN1 может наноситься двухкомпонентный лак, который перед этим смешивается в смесителе MIX.
От участка L12 линии выше по потоку перед вторым главным игольчатым клапаном HN2 ответвляется дальнейшая ветка рециркуляции, которая состоит из участка L13 линии, который заканчивается разъемом RF2 рециркуляции. На участке L13 второй ветки рециркуляции расположен клапан RFV2 рециркуляции, который выполнен в виде клапана блокировки краски. То есть клапан RFV2 рециркуляции открывается под воздействием рабочей среды, если к входу клапана RFV2 рециркуляции прилегает сжатый воздух или лаковая пена. Наоборот клапан RFV2 рециркуляции автоматически и под воздействием рабочей среды закрывается, если к входу клапана RFV2 рециркуляции прилегает жидкий лак. Конструкция клапана RFV2 рециркуляции как таковая известна из уровня техники и описана, например в DE 10 2009 020 064 A1.
От обоих разъемов KS1, KS2 короткой промывки в каждом случае отходит ветка короткой промывки, которая состоит из участков L14 и соответственно L15 линии. На обоих участках L14, L15 линии в каждом случае расположен управляемый клапан KSV1 и соответственно KSV2 короткой промывки, причем оба клапана KSV1, KSV2 короткой промывки соединены со стороны выхода с выходом A1 для короткой промывки. То есть обе ветки короткой промывки обходят при процессе промывки и обе ветки базового лака, и ветку отвердителя и делают таким образом возможной короткую промывку, что по существу известно из уровня техники. Между выходом обоих клапанов KSV1, KSV2 короткой промывки с одной стороны и выходом обоих главных игольчатых клапанов HN1, HN2 с другой стороны расположен при этом обратный клапан RV.
Относительно вышеописанной системы следует отметить, что мембранные клапаны SLV1, RFV1 избыточного давления и выполненный также в виде мембранного клапана избыточного давления клапан HV отвердителя обозначены как таковые наклонной штриховкой. Выполненный же в виде клапана блокировки краски клапан RFV2 рециркуляции обозначен как клапан блокировки краски полностью черной заливкой. Напротив главные игольчатые клапаны HN1, HN2 обозначены как игольчатый клапан вертикальной штриховкой. Остальные клапаны обозначены как традиционные игольчатые клапаны белой заливкой.
Фиг. с 2 по 4 показывают различные виды возможной конструкции мембранных клапанов SLV1, RFV1 избыточного давления и выполненного также в виде мембранного клапана избыточного давления клапана HV отвердителя.
Клапан избыточного давления имеет для подвода рабочей среды (например, отвердителя, базового лака) вход 1, а для отвода покровного средства выход 3.
Поток покровного средства от входа 1 к выходу 3 управляется при этом игольчатым клапаном. Игольчатый клапан имеет подвижную иглу 4 клапана, причем на дальний конец иглы 4 клапана навинчена головка 5 иглы. Головка 5 иглы состоит при этом из титана и суживается к своему концу в виде конуса, причем на сходящейся конусом боковой поверхности головки 5 иглы расположен кольцевой паз, в который вставлено уплотнительное кольцо 6 из FFKM (перфторкаучука).
В закрытом положении согласно фиг. 2 головка 5 иглы герметично прилегает уплотнительным кольцом 6 к седлу 7 клапана, причем седло 7 клапана также суживается в виде конуса и заканчивается выходом 3.
В открытом же положении (не изображено) головка 5 иглы оторвана от седла 7 клапана и вследствие этого деблокирует поток через седло 7 клапана к выходу 3.
Установка закрытого положения или открытого положения осуществляется при этом приводом 8 клапана, который подробно изображен на фиг. 3 и работает пневматически.
Так пневматический привод клапана имеет внешнюю вставку 9 корпуса, которая ввинчена в тело 10 корпуса двухкомпонентного запорного клапана.
Во внешнюю вставку 9 корпуса в свою очередь ввинчена внутренняя вставка 11 корпуса.
В пневматическом приводе 8 клапана расположен с возможностью перемещения поршень 12, причем поршень 12 предварительно напрягается в направлении закрытого положения согласно фиг. 2 пружиной 13 клапана. Пружина 13 клапана опирается при этом на внешнюю вставку 9 корпуса и своим противоположным концом оказывает давление на поршень 12, для того чтобы прижимать его в закрытое положение. Поршень 12 соединен при этом через вставку 14 поршня с иглой 4 клапана, так что поршень 12 воздействует на иглу 4 клапана и вместе с ней также на головку иглы.
Поршень 12 окружен при этом уплотнительным кольцом 15, которое расположено в кольцевом зазоре между поршнем 12 с одной стороны и внутренней стенкой внутренней вставки 11 корпуса и при движении поршня 12 скользит по внутренней стенке внутренней вставки 11 корпуса.
Сверх этого, предусмотрено дальнейшее уплотнительное кольцо 16, которое прилегает с возможностью скольжения к боковой поверхности подвижной иглы 4 клапана и вызывает вследствие этого дополнительное уплотнение.
Игла 4 клапана проходит при этом частично через камеру 17 клапана, которая во время эксплуатации заполнена соответствующей рабочей средой (например, отвердителем, базовым лаком).
Между приводом 8 клапана и заполненной рабочей средой камерой 17 клапана предусмотрена при этом эластичная мембрана 18 в качестве уплотнительного элемента, для того чтобы уплотнять камеру 17 клапана относительно привода 8 клапана. Эластичная мембрана 18 своим внешним краем герметично закреплена на нижнем конце внутренней вставки 11 корпуса и имеет по центру отверстие, сквозь которое проведена игла 4 клапана. Мембрана 18 при этом герметично и прочно соединена с иглой 4 клапана. Таким образом, с одной стороны мембрана 18 участвует в поступательном движении иглы 4 клапана между закрытым положением и открытым положением. Однако с другой стороны мембрана 18 также уплотняет заполненную рабочей средой камеру 17 клапана относительно привода 8 клапана, причем скользящее движение как у уплотнительного кольца не требуется, так что также не существует той опасности, что обладающий низкой вязкостью и высокой проникающей способностью отвердитель H может проникать в привод 8 клапана.
Фактическое приведение в движение осуществляется при этом посредством управляющего воздуха, который может вводиться в камеру 19 управляющего воздуха под поршнем 12, причем управляющий воздух в камере 19 управляющего воздуха прижимает в этом случае поршень 12 вверх. Подвод управляющего воздуха в камеру 19 управляющего воздуха осуществляется при этом через разъем 20 управляющего воздуха.
Управляющий воздух может при этом забираться из обычной сети сжатого воздуха с давлением в 6 бар, которая в большинстве случаев и без того имеется в распоряжении в лакировочных установках. Это предоставляет преимущество, что можно отказаться от отдельной системы снабжения сжатым воздухом. Поршень 12 имеет при этом относительно большой эффективный диаметр, так что действующий на поршень управляющий воздух создает относительно большое усилие открытия. При нагружении управляющим воздухом это усилие открытия больше на определенный избыток усилия открытия, чем усилие закрытия, которое оказывает пружина 13 клапана на поршень 12. Этот избыток усилия открытия находится в этом конкретном примере осуществления в диапазоне от 57,4 Н до 136 Н по сравнению с избытком усилия открытия лишь в 15 Н у обычного игольчатого клапана. Это делает возможным "отрывание" головки 5 иглы от седла 7 клапана даже в том случае, если головка 5 иглы прилипает к седлу 7 клапана.
Далее из фиг. 4 видно, что головка 5 иглы суживается в направлении потока с углом λ=35-50° головки, как и седло 7 клапана суживается в виде конуса в направлении потока с углом β=35-50° седла.
Коническая боковая поверхность головки 5 иглы выше по потоку перед уплотнительным кольцом 6 образует при этом опорную поверхность 21, которая в закрытом положении согласно фиг. 2 опирается на седло 7 клапана. Опорная поверхность 21 образует при этом упор для осевого движения головки 5 иглы в закрытое положение. Вследствие этого предотвращается чрезмерное сжатие уплотнительного кольца 6, что увеличивает срок службы уплотнительного кольца 6.
Опорная поверхность 21 имеет при этом разрывы в виде нескольких проходящих в осевом направлении промывочных пазов 22, которые расположены с распределением по периметру головки 5 иглы. Промывочные пазы 22 делают возможным в закрытом положении согласно фиг. 2 то, что промывочное средство из входа 1 может также достигать области ниже по потоку за опорной поверхностью 21.
Фиг. 5 показывает модификацию варианта с фиг. 1, так что для предотвращения повторений делается ссылка на вышестоящее описание, причем для соответствующих деталей используются те же ссылочные позиции.
Особенность этого примера осуществления заключается в том, что в ротационном распылителе RZ проходят три ветки покровного средства, а именно ветка покровного средства для отвердителя, ветка покровного средства для базового лака и ветка покровного средства для однокомпонентного лака. Ветка покровного средства для отвердителя состоит при этом из участков L8 и L7 линии. Ветка же покровного средства для базового лака состоит из участков L1, L3 и L4 линии. Напротив отдельная ветка покровного средства для однокомпонентного лака состоит из участка L12 линии. Отличие от примера осуществления согласно фиг. 1 заключается по существу в том, что для однокомпонентного лака предусмотрена отдельная ветка покровного средства, в то время как на фиг. 1 ветка покровного средства, состоящая из участков L1, L12 линии, служит на выбор для подвода базового лака или для подвода однокомпонентного лака.
Фиг. 6 показывает упрощение варианта с фиг. 1, так что для предотвращения повторений делается ссылка на вышестоящее описание, причем для соответствующих деталей используются те же ссылочные позиции.
Особенность этого примера осуществления заключается в том, что существует лишь возможность наносить двухкомпонентный лак, так что предусмотрены также лишь две ветки покровного средства, для того чтобы наносить базовый лак и отвердитель. Ветка покровного средства для отвердителя состоит при этом из участков L6, L10 и L4 линии. Ветка же покровного средства для базового лака состоит из участков L1, L2, L3 и L4 линии. Наоборот, в этом примере осуществления не возможно альтернативно наносить однокомпонентный лак, как это позволяет вариант с фиг. 1.
Наконец, фиг. 7 показывает дальнейшую модификацию варианта с фиг. 6, так что для предотвращения повторений делается ссылка на вышестоящее описание.
Особенность этого примера осуществления заключается при этом в том, что в ротационном распылителе проходят в итоге четыре ветки покровного средства, а именно для базового лака 1 и отвердителя 1 первого двухкомпонентного лака и для базового лака 2 и отвердителя 2 второго двухкомпонентного лака. То есть по существу "гидравлическая" блок-схема согласно фиг. 6 распараллелена и продублирована. Конструктивные элементы для первого двухкомпонентного лака снабжены при этом по сравнению с фиг. 6 добавлением ".1". Конструктивные же элементы для второго двухкомпонентного лака снабжены по сравнению с фиг. 6 добавлением ".2". В остальном в отношении этого может делаться ссылка на вышестоящее описание.
Изобретение не ограничено описанными выше предпочтительными примерами осуществления. Наоборот изобретение делает возможным множество вариантов и модификаций, которые также входят в объем защиты. В частности изобретение истребует также защиты для предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения без пунктов, на которые они в каждом случае ссылаются, и в частности без признаков основного независимого пункта формулы изобретения.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
A1, A2 выход к колоколообразной чаше
By1 обводная линия для обхода дозирующего насоса PSL.1 для базового лака
By.1 обводная линия для обхода дозирующего насоса PSL.1
By.2 обводная линия для обхода дозирующего насоса PSL.2
H разъем отвердителя
H.1 разъем отвердителя для отвердителя 1
H.2 разъем отвердителя для отвердителя 2
HN1 главный игольчатый клапан 1
HN2 главный игольчатый клапан 2
HV клапан отвердителя
KS1 разъем короткой промывки
KS2 разъем короткой промывки
KSV1 клапан короткой промывки
KSV2 клапан короткой промывки
LCC линейный переключатель красок
MIX смеситель
P1K дозирующий насос для однокомпонентного лака
PH дозирующий насос для отвердителя
PH.1 дозирующий насос для отвердителя 1
PH.2 дозирующий насос для отвердителя 2
PL разъем импульсного воздуха
PL.1 разъем импульсного воздуха
PL.2 разъем импульсного воздуха
PLV клапан импульсного воздуха
PLV.1 клапан импульсного воздуха
PLV.2 клапан импульсного воздуха
PSL дозирующий насос для базового лака
PSL.1 дозирующий насос для базового лака 1
PSL.2 дозирующий насос для базового лака 2
RA рука робота
RF1 разъем рециркуляции
RF1.1 разъем рециркуляции для двухкомпонентного лака 1
RF1.2 разъем рециркуляции для двухкомпонентного лака 2
RF2 разъем рециркуляции
RFV1 клапан рециркуляции в виде мембранного клапана избыточного давления
RFV2 клапан рециркуляции в виде клапана блокировки краски
RV обратный клапан
RZ ротационный распылитель
SL разъем базового лака
SL.1 разъем базового лака для базового лака 1
SL.2 разъем базового лака для базового лака 2
SLV1 клапан базового лака в виде мембранного клапана избыточного давления
SLV1.1 клапан базового лака в виде мембранного клапана избыточного давления
SLV1.2 клапан базового лака в виде мембранного клапана избыточного давления
SLV2 клапан базового лака в виде игольчатого клапана
VH разъем растворителя для ветки отвердителя
VHV1 клапан растворителя
VHV2 клапан растворителя
VS1 разъем растворителя для ветки базового лака
VS1.1 разъем растворителя для базового лака 1
VS1.2 разъем растворителя для базового лака 2
VSV1 клапан растворителя
VSV1.1 клапан растворителя
VSV1.2 клапан растворителя
VSV2 клапан растворителя
VSV2.1 клапан растворителя
VSV2.2 клапан растворителя
L1-L4 участки ветки базового лака
L5 участок ветки рециркуляции
L6, L7 участки ветки отвердителя
L8 участок ветки растворителя для отвердителя
L9, L10 участки ветки импульсного воздуха
L11 участок ветки растворителя для базового лака
L12 участок второй ветки базового лака
L13 участок второй ветки рециркуляции
L14 участок веток короткой промывки
L15 участок веток короткой промывки
1 вход
3 выход
4 игла клапана
5 головка иглы
6 уплотнительное кольцо
7 седло клапана
8 привод клапана
9 внешняя вставка корпуса
10 тело корпуса двухкомпонентного запорного клапана
11 внутренняя вставка корпуса
12 поршень
13 пружина клапана
14 вставка поршня
15 уплотнительное кольцо вокруг поршня
16 уплотнительное кольцо вокруг иглы клапана
17 камера клапана
18 мембрана
19 камера управляющего воздуха
20 разъем управляющего воздуха
21 опорная поверхность
22 промывочный паз
λ угол головки
β угол седла