DE102015010158A1

DE102015010158A1 - Applikationsgerät, insbesondere Rotationszerstäuber

Info

Publication number: DE102015010158A1
Application number: DE102015010158.7A
Authority: DE
Inventors: Frank Herre; Manfred Michelfelder; Michael Baumann; Bernhard Seiz; Thomas Buck; Sascha Herrmann
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2017-01-05
Also published as: ZA201800243B; ES2856681T3; PL3317023T3; US20180185860A1; KR102612208B1; CN107847951A; KR20180025884A; US20200368766A1; US10807110B2; EP3317023A1; EP3317023B1; WO2017005353A1; BR112017028182B1; RU2690353C1; CN107847951B; HUE052424T2; BR112017028182A2; JP2018526197A; MX2017016168A; US11623232B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Applikationsgerät (RZ), insbesondere Rotationszerstäuber, zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Zweikomponentenlacks, mit einem ersten Beschichtungsmittelanschluss (SL) zur Zuführung eines ersten Beschichtungsmittels, insbesondere eines Stammlacks des Zweikomponentenlacks, einem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4), der in dem Applikationsgerät (RZ) von dem ersten Beschichtungsmittelanschluss (SL) ausgeht und das erste Beschichtungsmittel führt, und einem ersten Ventil (SLV1), das in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) angeordnet ist und den Strom des ersten Beschichtungsmittels steuert, wobei das erste Ventil (SLV1) durch ein erstes Steuersignal steuerbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) ein eigenmediumbetätigtes erstes Überdruckventil (SLV1) angeordnet ist, das zur Vermeidung einer Überdruckstörung automatisch öffnet, wenn der Druck stromaufwärts vor dem ersten Überdruckventil (SLV1) einen bestimmten Maximaldruck überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Applikationsgerät, insbesondere einen Rotationszerstäuber, zur Applikation eines Beschichtungsmittels.
Aus dem Stand der Technik sind Zweikomponentenlacke (2K-Lacke) bekannt, die aus zwei Komponenten bestehen, nämlich einem Härter (z. B. Isocyanat) und einem Stammlack. Bei der Förderung derartiger 2K-Lacke in einer Lackieranlage kommen als Absperrventile üblicherweise Nadelventile zum Einsatz, die eine verschiebbare Ventilnadel aufweisen. Die Ventilnadel verläuft hierbei durch einen Ventilraum, der im Betrieb mit dem 2K-Lack gefüllt ist, wobei der Ventilraum gegenüber dem auf die Ventilnadel wirkenden Ventilantrieb durch einen Dichtungsring abgedichtet ist. Der Dichtungsring schleift dabei mit seiner Innenseite auf der äußeren Mantelfläche der Ventilnadel und liegt mit seinem äußeren Umfang an der Innenwand des Ventilraums an.
Problematisch hierbei ist die Tatsache, dass der Härter (z. B. Isocyanat) in der Regel mit Wasser reagiert und dann aushärtet. Hierbei reichen bereits geringste Mengen Wasser aus, um den Aushärtungsprozess zu starten, sodass beispielsweise die normale Luftfeuchtigkeit bereits zum Aushärten führt. Dies ist problematisch, weil der 2K-Lack oder der verwendete Härter sehr kriechfähig und niederviskos ist und deshalb den Dichtring um die Ventilnadel unterwandern kann, sodass der. 2K-Lack bzw. der Härter aus dem lackgefüllten Ventilraum in den Bereich des Ventilantriebs austreten kann. Dies kann insbesondere bei längeren Stillstandszeiten (z. B. an Wochenenden) zu einem unerwünschten Aushärten des 2K-Lacks bzw. des Härters führen. Beispielsweise kann der ausgehärtete 2K-Lack die Ventilnadel im Ventilsitz festkleben. Darüber hinaus kann der 2K-Lack an der Ventilnadel anhaften und dann im ausgehärteten Zustand den umgebenden Dichtring beschädigen, was zu einer Undichtigkeit führt. Weiterhin können ausgehärtete Ablagerungen im Ventilsitz dazu führen, dass das Ventil nicht mehr schließt. Ferner können Aushärtungen dazu führen, dass das Ventil langsamer schließt.
Besonders problematisch ist ein Ventilversagen, wenn das Ventil nicht mehr öffnen kann, da es dann stromaufwärts vor dem Ventil zu einer Überdruckstörung kommen kann, die im Extremfall zu einem Bersten der Zuleitungsschläuche führen kann, wodurch 2K-Lack bzw. Härter austreten kann, was dann erhebliche Stillstandszeiten für Reinigungs- und Reparaturarbeiten nach sich zieht.
Schließlich kann es im Bereich der Nadelspitze zu einer chemischen Reaktion zwischen dem Medium (2K-Lack bzw. Härter) einerseits und dem Werkstoff der Nadelspitze bzw. des Ventilsitzes kommen, was ebenfalls zu einer Verklebung führen kann, wodurch das Ventil nicht mehr öffnen kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Applikationsgerät zu schaffen, das bei einem Ventilversagen (d. h. einem Verkleben eines Ventils) verhindert, dass Zuleitungen bersten können. Darüber hinaus kann es wünschenswert sein, auch grundsätzlich ein Versagen eines Ventils zu verhindern, was auch bei 1K-Zerstäubern vorteilhaft ist.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Applikationsgerät gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Das erfindungsgemäße Applikationsgerät (z. B. Rotationszerstäuber) weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen ersten Beschichtungsmittelanschluss auf, über den ein erstes Beschichtungsmittel zugeführt werden kann, wie beispielsweise ein Stammlack eines Zweikomponentenlacks (2K-Lack).
Hierbei ist zu erwähnen, dass der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Applikationsgeräts nicht beschränkt ist auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Rotationszerstäubers, wobei derartige Rotationszerstäuber als Absprühelement einen rotierenden Glockenteller oder eine rotierende Scheibe haben können. Andere mögliche Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Applikationsgeräte sind Luftzerstäuber, Streifenzerstäuber (z. B. gemäß DE 10 2013 002 412 A1 ), Handpistolen, Scheibenzerstäuber, Airless-Zerstäuber, Airmix-Zerstäuber und Ultraschallzerstäuber, um nur einige Beispiele zu nennen.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich des applizierten Beschichtungsmittels nicht auf Lacke oder Lackbestandteile beschränkt ist. Vielmehr kann es sich bei dem Beschichtungsmittel auch um andere Fluide handeln, wie beispielsweise Dichtmittel, Dämmstoff oder Klebstoff, um nur einige Beispiele zu nennen.
In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass die Erfindung nicht beschränkt ist auf Einkomponenten-Beschichtungsmittel oder Zweikomponenten-Beschichtungsmittel, sondern auch bei Mehrkomponenten-Beschichtungsmitteln anwendbar ist, die beispielsweise drei Komponenten aufweisen können.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Applikationsgerät in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen ersten Beschichtungsmittelstrang auf, der in dem Applikationsgerät von dem ersten Beschichtungsmittelanschluss ausgeht und das erste Beschichtungsmittel führt.
In diesem ersten Beschichtungsmittelstrang ist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ein steuerbares erstes Ventil angeordnet, das den Strom des ersten Beschichtungsmittels durch den ersten Beschichtungsmittelstrang steuert, wobei dieses erste Ventil durch ein erstes Steuersignal steuerbar ist.
Bei dem Steuersignal kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Steuersignal oder um ein pneumatisches Steuersignal handeln, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich der Steuerung der Ventile nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Das erfindungsgemäße Applikationsgerät zeichnet sich nun gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, dass in dem ersten Beschichtungsmittelstrang ein eigenmediumbetätigtes erstes Überdruckventil angeordnet ist, das zur Vermeidung einer Überdruckstörung automatisch öffnet, wenn der Druck stromaufwärts vor dem ersten Überdruckventil einen bestimmten Maximaldruck überschreitet. Falls es also in dem ersten Beschichtungsmittelstrang zu einer Überdruckstörung kommt, weil ein Ventil in dem ersten Beschichtungsmittelstrang versagt und nicht mehr öffnet, so wird ein Bersten der Zuleitungen verhindert, weil das erste Überdruckventil dann automatisch öffnet. Bei dem ersten Überdruckventil handelt es sich also um ein eigenmediumbetätigtes Überdruckventil, das in Abhängigkeit von dem eingangsseitig anliegenden Fluiddruck öffnet bzw. schließt.
Vorzugsweise sind alle überdruckgefährdeten Fluidstränge in dem Applikationsgerät durch derartige Überdruckventile abgesichert, um bei Überdruckstörungen einen Druckabbau zu ermöglichen. Dies kann alle Fluidstränge in dem Applikationsgerät umfassen, beispielsweise für Stammlack, Härter, fertig gemischten Zweikomponentenlack, Einkomponentenlack, Lösemittel (Spülmittel).
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das erste Überdruckventil durch das steuerbare erste Ventil gebildet. Dies bedeutet, dass das erste Ventil zwei Funktionen erfüllt. Zum einen ermöglicht das erste Ventil eine Steuerung des Fluidstroms durch den ersten Beschichtungsmittelstrang. Zum anderen funktioniert das erste Ventil aber auch als Überdruckventil und öffnet automatisch (eigenmediumbetätigt), wenn der eingangsseitig anliegende Druck einen bestimmten Maximaldruck überschreitet.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung führt der erste Beschichtungsmittelstrang zu einem Applikationselement, welches das erste Beschichtungsmittel appliziert. Beispielsweise kann es sich bei diesem Applikationselement um einen Glockenteller bzw. um eine Farbdüse in einem Glockenteller handeln, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich des Typs des Applikationselements nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Hierbei ist in dem ersten Beschichtungsmittelstrang zwischen dem ersten Überdruckventil und dem Applikationselement ein erstes Hauptventil angeordnet, welches den Fluidstrom in dem ersten Beschichtungsmittelstrang entweder absperrt oder freigibt. Vorzugsweise ist das erste Hauptventil als Hauptnadelventil ausgebildet und weist eine verschiebbare Ventilnadel auf, die einen Ventilsitz wahlweise freigibt oder versperrt.
Derartige Nadelventile sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrieben werden.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Applikationsgerät einen zweiten Beschichtungsmittelanschluss auf, um ein zweites Beschichtungsmittel zuzuführen, wie beispielsweise einen Härter des 2K-Lacks. Von diesem zweiten Beschichtungsmittelanschluss geht dann ein zweiter Beschichtungsmittelstrang aus, wobei in dem zweiten Beschichtungsmittelstrang ein zweites Überdruckventil angeordnet ist, das ebenfalls eigenmediumbetätigt ist und automatisch öffnet, wenn der Druck stromaufwärts vor dem ersten Überdruckventil einen bestimmten Maximaldruck überschreitet. Der zweite Beschichtungsmittelstrang mündet vorzugsweise stromaufwärts vor dem ersten Hauptventil in den ersten Beschichtungsmittelstrang, was eine Mischung des Stammlacks mit dem Härter ermöglicht.
In dem ersten Beschichtungsmittelstrang ist deshalb vorzugsweise zwischen der Einmündungsstelle des zweiten Beschichtungsmittelstrangs und dem ersten Hauptventil ein Mischer angeordnet, der den Stammlack mit dem Härter zu dem 2K-Lack mischt.
Der Mischer ist vorzugsweise als statischer Mischer ausgebildet, beispielsweise als Gittermischer oder als Wendelmischer. Derartige Mischer sind beispielsweise aus DE 10 2010 019 771 A1 bekannt, so dass der Inhalt dieser Druckschrift der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des Mischers in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Applikationsgerät vorzugsweise einen ersten Rückführanschluss auf, um Fluide (z. B. Reste des Stammlacks) in eine erste Rückführung zurückzuführen. Hierbei zweigt von dem ersten Beschichtungsmittelstrang stromaufwärts vor dem ersten Überdruckventil ein erster Rückführstrang ab, der in den ersten Rückführanschluss mündet. In dem ersten Rückführstrang ist hierbei vorzugsweise ein drittes Überdruckventil angeordnet, das ebenfalls eigenmediumbetätigt ist und automatisch öffnet, wenn der Druck in dem ersten Rückführstrang stromaufwärts vor dem dritten Überdruckventil einen bestimmten Maximalwert überschreitet.
Ferner weist das erfindungsgemäße Applikationsgerät vorzugswese einen ersten Lösemittelanschluss auf, um ein erstes Lösemittel zuzuführen, wobei das erste Lösemittel vorzugsweise für den Stammlack vorgesehen ist. Von diesem ersten Lösemittelanschluss geht vorzugsweise ein erster Lösemittelstrang aus, wobei der erste Lösemittelstrang vorzugsweise in den ersten Beschichtungsmittelstrang mündet und zwar zwischen dem ersten Überdruckventil und dem ersten Hauptventil. Hierbei ist in dem ersten Lösemittelstrang vorzugsweise ein erstes Lösemittelventil angeordnet, das steuerbar ist, und den Lösemittelstrom freigibt oder sperrt.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Applikationsgerät vorzugsweise einen Pulsluftanschluss auf, um zu Reinigungszwecken Pulsluft zuzuführen, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Von diesem Pulsluftanschluss geht vorzugsweise ein Pulsluftstrang aus, der in den ersten Beschichtungsmittelstrang mündet und zwar vorzugsweise zwischen dem ersten Überdruckventil und dem ersten Hauptventil, wobei in dem Pulsluftstrang ein Pulsluftventil angeordnet sein kann, um die Pulsluft zu steuern.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Applikationsgerät vorzugsweise einen zweiten Lösemittelanschluss zur Zuführung eines zweiten Lösemittels, das vorzugsweise für den Härter vorgesehen ist. Von diesem zweiten Lösemittelanschluss geht dann vorzugsweise ein zweiter Lösemittelstrang aus, der in den ersten Beschichtungsmittelstrang mündet und zwar zwischen dem ersten Überdruckventil und dem ersten Hauptventil, wobei in dem zweiten Lösemittelstrang vorzugsweise ein zweites Lösemittelventil angeordnet ist. Dieses zweite Lösemittelventil ist vorzugsweise steuerbar, um den Lösemittelstrom wahlweise freizugeben oder zu sperren.
In dem erfindungsgemäßen Applikationsgerät geht von dem ersten Beschichtungsmittelanschluss vorzugsweise auch ein dritter Beschichtungsmittelstrang aus, wobei in dem dritten Beschichtungsmittelstrang ein zweites Hauptventil angeordnet sein kann, insbesondere in einer Bauweise als Hauptnadelventil, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. Das erste Hauptventil und das zweite Hauptventil sind dann vorzugsweise ausgangsseitig zusammengeführt und führen zu dem Applikationselement (z. B. Glockenteller). Bei dieser Bauweise kann das Applikationsgerät also wahlweise zur Applikation eines Einkomponentenlackes oder zur Applikation eines Zweikomponentenlackes eingesetzt werden.
Ferner weist das erfindungsgemäße Applikationsgerät vorzugsweise einen zweiten Rückführanschluss auf, um Fluide (z. B. Pulsluft, Lackschaum) in eine zweite Rückführung zurückzuführen. Von dem dritten Beschichtungsmittelstrang zweigt dann vorzugsweise stromaufwärts vor dem zweiten Hauptventil ein zweiter Rückführstrang ab, der in den zweiten Rückführanschluss mündet, wobei in diesem zweiten Rückführstrang vorzugsweise ein Rückventil angeordnet ist. Dieses Rückführventil ist vorzugsweise eigenmediumbetätigt, wobei das Rückführventil vorzugsweise konstruktionsbedingt zwischen flüssigem Beschichtungsmittel am Eingang einerseits und Druckluft oder Schaum am Eingang andererseits unterscheidet. Das Rückführventil öffnet dann selbsttätig, wenn am Eingang des Rückführventils Druckluft oder Schaum anliegt. Das Rückführventil schließt dagegen, wenn am Eingang des Rückführventils flüssiges Beschichtungsmittel anliegt. Das Rückführventil kann deshalb auch als Farbstoppventil bezeichnet werden, da es automatisch schließt, wenn am Eingang des Rückführventils anstelle von Druckluft oder Schaum flüssiger Lack anliegt. Der Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Farbstoppventils ist ausführlich in DE 10 2009 020 064 A1 beschrieben, so dass der Inhalt dieser Druckschrift der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des Rückführventils (Farbstoppventils) in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Applikationsgerät vorzugsweise mindestens einen Kurzspülanschluss auf, um ein Spülmittel für eine Kurzspülung des Applikationsgeräts zuzuführen. Von dem Kurzspülanschluss geht dann mindestens ein Kurzspülstrang aus, der das Spülmittel unter Umgehung der Beschichtungsmittelstränge zu dem Applikationselement leiten kann. Hierbei ist in dem Kurzspülstrang vorzugsweise ein steuerbares Kurzspülventil angeordnet, das den Strom des Spülmittels wahlweise freigibt oder sperrt.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Überdruckventile im geöffneten Zustand vorzugsweise eine druckstoßdämpfende Funktion haben, so dass eingangsseitig eingehende Druckstöße ausgangsseitig nur gedämpft weitergegeben werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Überdruckventile als Membranventil ausgebildet sind, was noch detailliert beschrieben wird.
Die Erfindung umfasst auch die technische Lehre, dass es sich bei dem Überdruckventil um ein besonderes Nadelventil handelt. Das erfindungsgemäße Nadelventil weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Ventilsitz und eine verschiebbare Ventilnadel mit einem Nadelschaft und einem Nadelkopf auf. Die Ventilnadel ist hierbei zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschiebbar. In der Schließstellung verschließt der Nadelkopf der Ventilnadel den Ventilsitz und sperrt dadurch den Fluidstrom. In der Öffnungsstellung ist die Ventilnadel dagegen von dem Nadelkopf abgehoben und gibt dadurch den Fluidstrom frei.
Zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung können in einer Erfindungsvariante verschiedene Zwischenstellungen der Ventilnadel kontinuierlich eingestellt werden, um den Fluidstrom nicht nur qualitativ (auf/zu) zu steuern, sondern auch quantitativ, d. h. mit einem einstellbaren Strömungswiderstand. In einer anderen Erfindungsvariante steuert das Nadelventil den Fluidstrom dagegen nur qualitativ, indem der Fluidstrom entweder freigegeben oder gesperrt wird.
Die Erfindung sieht nun vor, dass der die Ventilnadel umgebende und im Betrieb mediengefüllte Ventilraum durch eine flexible Membran abgedichtet wird, welche die Ventilnadel stromaufwärts vor dem Nadelkopf ringförmig und dichtend umgibt. Die flexible Membran verhindert zuverlässig, dass Beschichtungsmittel (z. B. Härter) aus dem mediengefüllten Ventilraum in Richtung des Ventilantriebs austritt und dort aushärtet.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ventilnadel in dem Ventilraum verschiebbar angeordnet, wobei der Ventilraum zumindest abschnittsweise zylindrisch ist. Die Membran liegt dann an ihrer Mitte vorzugsweise dichtend an dem Nadelschaft der Ventilnadel an und ist an dem Nadelschaft der Ventilnadel befestigt. Dies bedeutet, dass die Membran nicht an der Ventilnadel schleift, sondern die Verschiebebewegung der Ventilnadel zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung mitmacht. Dies bedeutet, dass eine Verschiebung der Ventilnadel zu einer entsprechenden axialen Auslenkung der Membran führt. Umgekehrt führt auch eine axiale Auslenkung der Membran, beispielsweise aufgrund einer einseitigen Druckbeaufschlagung der Membran, zu einer entsprechenden Verschiebung der Ventilnadel. An ihrem Umfangsrand ist die Membran dagegen dichtend an der Innenwand des Ventilraums befestigt. Die Membran ermöglicht also mittig einen axialen Hub, der mindestens so groß ist, wie der axiale Abstand zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung der Ventilnadel, damit die Membran die Bewegung der Ventilnadel nicht behindert.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Nadelventil einen Ventilantrieb zum Verschieben der Ventilnadel auf, wobei der Ventilantrieb beispielsweise als pneumatischer Ventilantrieb mit einem Kolben ausgebildet sein kann, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Nadelventil vorzugsweise einen Beschichtungsmitteleinlass auf, um das Beschichtungsmittel (z. B. 2K-Lack oder Härter) zuzuführen, wobei der Beschichtungsmitteleinlass vorzugsweise auf der dem Ventilantrieb abgewandten Seite der Membran in den Ventilraum mündet, sodass die Membran den Ventilantrieb gegenüber dem beschichtungsmittelgefüllten Ventilraum abdichtet.
Weiterhin enthält das erfindungsgemäße Nadelventil vorzugsweise einen Beschichtungsmittelauslass, um das Beschichtungsmittel abzugeben, wobei der Beschichtungsmittelauslass vorzugsweise in den Ventilsitz mündet, sodass das Beschichtungsmittel in der Öffnungsstellung der Ventilnadel durch den Ventilsitz zu dem Beschichtungsmittelauslass strömen kann.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass das erfindungsgemäße Nadelventil einen Ventilantrieb aufweisen kann, um die Ventilnadel zu verschieben. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst dieser Ventilantrieb einen verschiebbaren Kolben, der auf die Ventilnadel wirkt, um die Ventilnadel zu verschieben. Der Kolben wird vorzugsweise pneumatisch angetrieben. Hierzu weist das Nadelventil vorzugsweise einen Steuerlufteinlass auf, um Steuerluft zuzuführen, wobei die Steuerluft auf den Kolben wirkt, um den Kolben und damit auch die Ventilnadel zu verschieben.
Ferner umfasst das erfindungsgemäße Nadelventil vorzugsweise eine Ventilfeder, die mit einer Federkraft auf den Kolben oder die Ventilnadel wirkt. Die Ventilfeder einerseits und die Steuerluft andererseits wirken hierbei vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Federkraft der Ventilfeder vorzugsweise mindestens 20 N, 40 N oder mindestens 80 N und/oder höchstens 400 N, 200 N oder 100 N beträgt, was vorzugsweise sowohl für die Schließstellung als auch für die Öffnungsstellung der Ventilfeder gilt.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung drückt die Ventilfeder die Ventilnadel in Richtung der Schließstellung, wohingegen die Steuerluft die Ventilnadel über den Kolben in Richtung der Öffnungsstellung drückt. Die Ventilfeder und der Nadelkopf sind dabei vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens angeordnet.
Hierbei ist zu erwähnen, dass der Kolben vorzugsweise einen relativ großen Kolbendurchmesser aufweist, um beim Bewegen der Ventilnadel in die Öffnungsstellung eine möglichst große Öffnungskraft zu erzeugen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Öffnungskraft abhängt von der effektiven Kolbenfläche und damit auch vom Kolbendurchmesser und von dem pneumatischen Druck der Steuerluft. Der Kolben weist deshalb vorzugsweise einen Kolbendurchmesser von mindestens 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm oder sogar 25 mm auf. Vorzugsweise ist der Kolbendurchmesser so groß, dass sich mit einem üblichen Steuerluftdruck von weniger als 6 bar eine ausreichend große Öffnungskraft realisieren lässt. Dies ist sinnvoll, weil in Lackieranlagen meist ohnehin übliche 6-bar-Druckluftnetze zur Verfügung stehen, die dann auch zur Ansteuerung des erfindungsgemäßen Nadelventils verwendet werden können. Auf diese Weise kann also auf ein separates Druckluftnetz zur Ansteuerung des Nadelventils verzichtet werden.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, die Ventilfeder die Ventilnadel vorzugsweise in Richtung der Schließstellung drückt und zwar mit einer bestimmten Schließkraft. Der pneumatische Ventilantrieb drückt die Ventilnadel dagegen bei einer pneumatischen Ansteuerung mit einer bestimmten Öffnungskraft in Richtung der Öffnungsstellung. Hierbei sollte die Öffnungskraft des pneumatischen Ventilantriebs um einen bestimmten Öffnungskraftüberschuss größer sein als die Schließkraft, um das Nadelventil sicher öffnen zu können, wenn der Nadelkopf an dem Ventilsitz anhaftet. Das Nadelventil ist deshalb vorzugsweise so ausgelegt, dass der Öffnungskraftüberschuss größer ist als 20 N, 40 N, 60 N, 80 N, 100 N, 120 N oder sogar 130 N.
Bei der Beschreibung des Standes der Technik wurde eingangs bereits auf die Gefahr hingewiesen, dass die Beschichtungsmittelschläuche stromaufwärts vor dem Nadelventil bei einer Überdruckstörung auch durch Fehlbedienung oder Fehlinterpretation der Überdruckstörung bersten können, wodurch 2K-Lack oder Härter austreten können, was dann zu längeren Stillstandszeiten führt, da der ausgetretene 2K-Lack bzw. der ausgetretene Härter aushärtet. Nach dem Bersten kommt es zu keiner weiteren Überdruckstörung. Wenn die Bediener die Anlage wieder in Gang setzen, dann tritt ein Teil oder Großteil der Lackiermenge aus dem geborstenen Schlauch aus und flutet z. B. den gesamten Handachsbereich. Meist wird der Fehler dann erst entdeckt, wenn schon mehrere Liter ausgetreten sind und es zu anderen weiteren Störungen kommt, z. B. Drehzahlstörung, da die Turbinenabluft durch den Lack nicht mehr entweichen kann. Das erfindungsgemäße Nadelventil weist deshalb eine Überdruckfunktion auf, die beim Überschreiten eines bestimmten Öffnungsdrucks an dem Beschichtungsmitteleinlass zum automatischen Öffnen des Ventils führt. Hierzu drückt das in dem Ventilraum befindliche Beschichtungsmittel gegen die Membran, wodurch die Membran und damit auch die Ventilnadel aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung gedrückt wird, wenn der Beschichtungsmitteldruck ausreichend groß ist, um die entgegen gerichtete Kraft der Ventilfeder zu überwinden. Die Membran weist deshalb vorzugsweise einen Membrandurchmesser von mindestens 3 mm, 6 mm oder 9 mm und/oder höchstens 40 mm, 20 mm oder 11 mm auf. Der Öffnungsdruck des Beschichtungsmittels an dem Beschichtungsmitteleinlass beträgt dann vorzugsweise mindestens 8 bar, 10 bar, 12 bar oder mindestens 14 bar und/oder höchstens 22 bar, 18 bar oder 16 bar. Die Schließkraft der Feder muss also so an den gewünschten Öffnungsdruck und den effektiven Querschnitt der Membran angepasst werden, dass der Beschichtungsmitteldruck in dem Ventilraum beim Überschreiten des gewünschten Öffnungsdrucks die Membran und damit auch die Ventilnadel aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung drückt.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass sich der Ventilsitz vorzugsweise mit einem bestimmten Sitzwinkel in Strömungsrichtung verengt, wie sich auch der Nadelkopf vorzugsweise mit einem bestimmten Kopfwinkel in Strömungsrichtung verengt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Sitzwinkel im Wesentlichen gleich dem Kopfwinkel. Beispielsweise kann der Sitzwinkel im Bereich von 35°–50° liegen, wie auch der Kopfwinkel vorzugsweise im Bereich von 35°–50° liegt, was eine optimale Abdichtung gewährleistet. Ein größerer Kopfwinkel verbessert hierbei den Durchfluss des Mediums bei den mit geringen Nadelhüben (ca. 1,5 mm anstelle von 3 mm bei herkömmlichen Nadelventilen) ausgestatteten erfindungsgemäßen Nadelventilen mit einer zusätzlichen Membran.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Nadelkopf der Ventilnadel ein zusätzliches Dichtelement eingesetzt, um den Ventilsitz in der Schließstellung abzudichten. Dieses zusätzliche Dichtelement kann aus einem anderen Material bestehen als der Nadelkopf der Ventilnadel, wobei vorzugsweise ein elastisches Material zum Einsatz kommt, wie beispielsweise FFKM (Perfluorkautschuk). Beispielsweise kann das zusätzliche Dichtelement an dem Nadelkopf anvulkanisiert sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das Dichtelement in den Nadelkopf eingesetzt ist, beispielsweise in eine Ringnut in dem Nadelkopf. Der Nadelkopf selbst kann hierbei beispielsweise aus Titan oder aus einer Titanlegierung bestehen, damit der Nadelkopf gegenüber chemisch aggressiven Härtern von 2K-Lacken widerstandsfähig ist.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass sich der Nadelkopf und der Ventilsitz vorzugsweise in Strömungsrichtung im Wesentlichen konisch verjüngen. Hierbei kann der Nadelkopf eine Ringnut aufweisen, in die das bereits vorstehend kurz erwähnte Dichtungselement eingesetzt sein kann. Hierbei kann das Problem auftreten, dass die auf die Ventilnadel wirkende Schließkraft vollständig von dem Dichtelement aufgenommen wird, was dann zu einer mechanischen Überlastung und Beschädigung des Dichtelements führen kann. Dies kann dadurch verhindert werden, dass der Nadelkopf einen starren Anschlag aufweist und sich in der Schließstellung mit dem Anschlag an dem Ventilsitz abstützt. Beim Schließen des Ventils wird das Dichtelement in dem Nadelkopf also nur so weit auf Druck beansprucht, bis die Ventilnadel mit ihrem Anschlag an dem Ventilsitz anliegt. Auf diese Weise wird die Kompression des Dichtelements in dem Nadelkopf beim Schließen des Ventils begrenzt, was der Lebensdauer des Dichtelements zuträglich ist.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dieser Anschlag durch eine ringförmig umlaufende Abstützfläche gebildet, die in der konischen Mantelfläche des Nadelkopfs stromaufwärts vor dem Dichtelement liegt. Hierbei kann das Problem bestehen, dass das Dichtelement den Bereich des Nadelkopfs stromabwärts hinter dem Dichtelement abdichtet, sodass dieser Bereich bei einem Spülvorgang nicht von dem Spülmittel erreichbar ist. Dieses Problem kann im Rahmen der Erfindung dadurch gelöst werden, dass die Abstützfläche mindestens eine axial verlaufende Spülnut aufweist, durch die Spülmittel in axialer Richtung aus dem Ventilraum in den Bereich stromabwärts hinter dem Dichtelement eintreten kann. Beispielsweise kann eine solche Spülnut eine Nutbreite von 1 mm–2 mm aufweisen.
Im Rahmen der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass die den Ventilraum abdichtende flexible Membran den Dichtring ersetzt, der bei herkömmlichen Nadelventilen vorhanden ist. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass zusätzlich zu der flexiblen Membran zur Abdichtung auch ein herkömmlicher Dichtring vorhanden ist, der die Ventilnadel ringförmig umgibt und schleifend auf der Mantelfläche der Ventilnadel anliegt.
Der Nadelschaft der Ventilnadel weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der im Bereich von 2 mm–10 mm, 3 mm–6 mm oder 4 mm–5 mm liegen kann. Der maximale Nadelhub der Ventilnadel ist dagegen vorzugsweise kleiner als 3 mm, 2,5 mm, 2 mm oder sogar kleiner als 1,6 mm.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Varianten möglich, die sich durch die Anzahl der verschiedenen Beschichtungsmittelstränge innerhalb des Applikationsgerätes unterscheiden.
Vorstehend wurde bereits eine erste Erfindungsvariante beschrieben, bei der innerhalb des Applikationsgerätes zwei Beschichtungsmittelstränge verlaufen. Der eine Beschichtungsmittelstrang ist hierbei für einen Härter eines Zweikomponentenlackes reserviert. Der andere Beschichtungsmittelstrang kann dagegen wahlweise für einen zugehörigen Stammlack des Zweikomponentenlackes oder für einen Einkomponentenlack verwendet werden.
In einer anderen Erfindungsvariante verlaufen dagegen innerhalb des Applikationsgerätes drei Beschichtungsmittelstränge. Zwei der Beschichtungsmittelstränge sind hierbei für Stammlack bzw. Härter eines Zweikomponentenlackes reserviert. Der dritte Beschichtungsmittelstrang ist dagegen hierbei für einen Einkomponentenlack reserviert. Diese Erfindungsvariante unterscheidet sich also von der vorstehend beschriebenen Erfindungsvariante im Wesentlichen dadurch, dass für den Einkomponentenlack ein separater Beschichtungsmittelstrang vorgesehen ist, der weder vom Stammlack noch vom Härter durchströmt wird.
Eine dritte Erfindungsvariante ist gegenüber der eingangs beschriebenen Erfindungsvariante vereinfacht und weist nur zwei Beschichtungsmittelstränge auf, nämlich einen Beschichtungsmittelstrang für einen Stammlack eines Zweikomponentenlackes und einen zweiten Beschichtungsmittelstrang für einen Härter des Zweikomponentenlackes. Im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen ersten Erfindungsvariante ist es hierbei also nicht vorgesehen, über den Beschichtungsmittelstrang für den Stammlack alternativ auch einen Einkomponentenlack zuzuführen.
Eine weitere Erfindungsvariante sieht dagegen vor, dass in dem Applikationsgerät vier Beschichtungsmittelstränge vorgesehen sind, nämlich zwei Beschichtungsmittelstränge für Stammlack bzw. Härter eines ersten Zweikomponentenlackes und zwei weitere Beschichtungsmittelstränge für Stammlack bzw. Härter eines zweiten Zweikomponentenlackes.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Fluidschaltbild eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers an einem Lackierroboter,
2 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Überdruckventil in einer Schließstellung,
3 eine Querschnittsansicht durch einen Ventilantrieb des Überdruckventils gemäß 2,
4 eine schematische Darstellung eines konischen Nadelkopfs mit einem konischen Ventilsitz,
5 eine Abwandlung von 1, wobei in dem Applikationsgerät drei Beschichtungsmittelstränge verlaufen, nämlich für Stammlack, Härter und alternativ einen Einkomponentenlack,
6 eine Abwandlung von 1, wobei der Stammlackstrang in dem Applikationsgerät für den Stammlack reserviert ist und nicht alternativ zur Zuführung eines Einkomponentenlacks dient, sowie
7 eine Abwandlung von 1 mit vier Beschichtungsmittelsträngen in dem Applikationsgerät für Stammlack bzw. Zerstäuber von zwei verschieden Zweikomponentenlacken.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber RZ, der von einem Lackierroboter geführt wird und mittels einer herkömmlichen Roboterhandachse am Ende eines Roboterarms RA montiert ist.
In dem Roboterarm RA befindet sich ein Linearfarbwechsel LCC (LCC: Linear Color Changer), der beispielsweise aus DE 10 2008 037 035 A1 bekannt ist. Ausgangsseitig ist der Linearfarbwechsler LCC über eine Dosierpumpe PSL mit einem Stammlackanschluss SL des Rotationszerstäubers RZ verbunden. Die Dosierpumpe PSL ist hierbei ebenfalls in dem Roboterarm RA angeordnet und kann durch eine Bypass-Leitung By1 umgangen werden. Die Funktion der Dosierpumpe PSL besteht in der Dosierung und Förderung eines Stammlacks eines Zweikomponentenlacks (2K-Lack).
Darüber hinaus befindet sich in dem Roboterarm RA ein Lösemittelventil VSV1 zur Zuführung eines Lösemittels für den Stammlack, wobei das Lösemittelventil VSV1 ausgangsseitig mit einem Lösemittelanschluss VS1 für den Stammlack verbunden ist.
Ferner befindet sich in dem Roboterarm RA auch eine Dosierpumpe PH zur Zuführung eines Härters für den Zweikomponentenlack, wobei die Dosierpumpe PH ausgangsseitig mit einem Härter-Anschluss H des Rotationszerstäubers RZ verbunden ist.
Weiterhin befindet sich in dem Roboterarm RA ein Lösemittelventil VHV1 zur gesteuerten Zuführung eines Lösemittels für den Härter, wobei das Lösemittelventil VHV1 ausgangsseitig mit einem Lösemittelanschluss VH des Rotationszerstäubers RZ verbunden ist.
Weiterhin enthält der Rotationszerstäuber RZ einen Pulsluftanschluss PL zur Zuführung von Pulsluft, einen Rückführanschluss RF1 zur Rückführung von Restmaterial, einen Rückführanschluss RF2 zur Rückführung von Pulsluft und Lackschaum sowie Kurzspülanschlüsse KS1, KS2 zur Zuführung eines Spülmittels zum Kurzspülen des Rotationszerstäubers.
Der Stammlack-Anschluss SL des Rotationszerstäubers RZ ist mit einem Stammlackstrang verbunden, der aus Leitungsabschnitten L1–L4 besteht, die zu einem Mischer MIX und schließlich zu einem Hauptnadelventil HN1 führen, wobei das Hauptnadelventil HN1 mit einem Ausgang A2 verbunden ist, der zu einem Glockenteller führt.
In dem Stammlackstrang, bestehend aus den Leitungsabschnitten L1–L4, befindet sich stromaufwärts vor dem Mischer MIX ein Membran-Überdruckventil SLV1, das in seinem Aufbau noch detailliert beschrieben wird. Das Membran-Überdruckventil SLV1 öffnet eigenmediumbetätigt selbstständig, wenn der Druck des Stammlacks stromaufwärts vor dem Membran-Überdruckventil SLV1 einen bestimmten Maximalwert überschreitet. Beim Öffnen des Membran-Überdruckventils SLV1 kann der Überdruck dann über den Mischer MIX und das Hauptnadelventil HN1 abgeführt werden. Dadurch wird verhindert, dass es in den Leitungsabschnitten L1, L2 stromaufwärts vor dem Membran-Überdruckventil SLV1 zu einer Überdruckstörung oder gar zu einem Bersten von Leitungen kommen kann.
Von dem Leitungsabschnitt L2 des Stammlackstrangs zweigt ein Rückführstrang ab, der durch einen Leitungsabschnitt L5 gebildet wird und in den Rückführanschluss RF1 mündet. In dem Leitungsabschnitt L5 des Rückführstrangs ist hierbei ebenfalls ein Membran-Überdruckventil RFV1 angeordnet, das in gleicher Weise aufgebaut sein kann wie das Membran-Überdruckventil SLV1. Das Membran-Überdruckventil RFV1 hat die Aufgabe, einen Druckabbau zu ermöglichen, wenn das Hauptnadelventil HN1 defekt ist und nicht mehr öffnet. In diesem Fall kommt es nämlich zu einem Druckanstieg in dem Beschichtungsmittelstrang, der aus den Leitungsabschnitten L1–L4 besteht. Dieser Druckanstieg führt dann rechtzeitig vor einer Überdruckstörung zu einem automatischen Öffnen des Membran-Überdruckventils RFV1, so dass sich ein eventueller Überdruck in dem Stammlackstrang durch den Rückführstrang und den Rückführanschluss RF1 abbauen kann.
Von dem Härter-Anschluss H geht ein Härterstrang aus, der aus Leitungsabschnitten L6, L7 besteht. Der Härterstrang mündet stromaufwärts vor dem Mischer MIX und stromabwärts hinter dem Membran-Überdruckventil SLV1 in den Stammlackstrang. Der Stammlack und der Härter werden deshalb in dem Mischer MIX gemischt.
Von dem Lösemittelanschluss VH geht ein Lösemittelstrang aus, der durch einen Leitungsabschnitt L8 gebildet wird. In dem Leitungsabschnitt L8 des Lösemittelstrangs ist ein Lösemittelventil VHV2 angeordnet, das eine Steuerung des Lösemittelstroms ermöglicht.
Von dem Pulsluftanschluss PL geht ein Pulsluftstrang aus, der durch Leitungsabschnitte L9, L10 gebildet wird. In dem Leitungsabschnitt L9 des Pulsluftstrangs ist ein steuerbares Pulsluftventil PLV angeordnet, das den Pulsluftstrom steuert.
Von dem anderen Lösemittelanschluss VS1 geht ein weiterer Lösemittelstrang aus, der aus einem Leitungsabschnitt L11 und dem Leitungsabschnitt L10 besteht. In dem Leitungsabschnitt L11 des Lösemittelstrangs für den Stammlack ist ein Lösemittelventil VSV2 angeordnet, das den Lösemittelstrom steuern kann.
Das Härterventil HV in dem Härterstrang ist ebenfalls als Membran-Überdruckventil ausgebildet und öffnet deshalb ebenfalls eigenmediumbetätigt, wenn der Druck des Härters stromaufwärts vor dem Härterventil HV einen bestimmten Maximalwert überschreitet. Der Überdruck in dem Härterstrang kann dann über die Leitungsabschnitte L7, L4, L3, das Membran-Überdruckventil SLV1, das Membran-Überdruckventil RFV1 und den Rückführanschluss RF1 abgebaut werden.
Darüber hinaus weist der Rotationszerstäuber RZ noch einen weiteren Stammlackstrang auf, der aus dem bereits erwähnten Leitungsabschnitt L1 und einem weiteren Leitungsabschnitt L12 gebildet wird. In dem Leitungsabschnitt L12 des weiteren Stammlackstrangs ist ein Stammlackventil SLV2 angeordnet, das zu einem Hauptnadelventil HN2 führt. Die beiden Hauptnadelventile HN1, HN2 sind ausgangsseitig mit dem Ausgang A2 und damit mit dem Glockenteller verbunden. Über das Hauptnadelventil HN2 kann hierbei ein Einkomponentenlack appliziert werden. Über das Hauptnadelventil HN1 kann dagegen ein Zweikomponentenlack appliziert werden, der zuvor in dem Mischer MIX gemischt wird.
Von dem Leitungsabschnitt L12 stromaufwärts vor dem zweiten Hauptnadelventil HN2 zweigt ein weiterer Rückführstrang ab, der aus einem Leitungsabschnitt L13 besteht, der in den Rückführanschluss RF2 mündet. In dem Leitungsabschnitt L13 des zweiten Rückführstrangs ist ein Rückführventil RFV2 angeordnet, das als Farbstoppventil ausgebildet ist. Das Rückführventil RFV2 öffnet also eigenmediumbetätigt, wenn am Eingang des Rückführventils RFV2 Druckluft oder Lackschaum anliegt. Das Rückführventil RFV2 schließt dagegen selbstständig und eigenmediumbetätigt, wenn am Eingang des Rückführventils RFV2 flüssiger Lack anliegt. Der Aufbau des Rückführventils RFV2 ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in DE 10 2009 020 064 A1 beschrieben.
Von den beiden Kurzspülanschlüssen KS1, KS2 geht jeweils ein Kurzspülstrang aus, der aus den Leitungsabschnitten L14 bzw. L15 besteht. In den beiden Leitungsabschnitten L14, L15 ist jeweils ein steuerbares Kurzspülventil KSV1 bzw. KSV2 angeordnet, wobei die beiden Kurzspülventile KSV1, KSV2 ausgangsseitig mit einem Ausgang A1 zum Kurzspülen verbunden sind. Die beiden Kurzspülstränge umgehen also bei einem Spülvorgang sowohl die beiden Stammlackstränge als auch den Härterstrang und ermöglichen somit ein Kurzspülen, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Zwischen dem Ausgang der beiden Kurzspülventile KSV1, KSV2 einerseits und dem Ausgang der beiden Hauptnadelventile HN1, HN2 andererseits ist hierbei ein Rückschlagventil RV angeordnet.
Zu der vorstehend beschriebenen Anordnung ist zu erwähnen, dass die Membran-Überdruckventile SFV1, RFV1 und das ebenfalls als Membran-Überdruckventil ausgebildete Härterventil HV durch eine schräge Schraffierung als solche gekennzeichnet sind. Das als Farbstoppventil ausgebildete Rückführventil RFV2 ist dagegen durch eine vollständig schwarze Füllung als Farbstoppventil gekennzeichnet. Die Hauptnadelventile HN1, HN2 sind dagegen durch eine senkrechte Schraffur als Nadelventil gekennzeichnet. Die restlichen Ventile sind durch eine weiße Füllung als herkömmliche Nadelventile gekennzeichnet.
Die 2–4 zeigen verschieden Ansichten eines möglichen Aufbaus der Membran-Überdruckventile SLV1, RFV1 und des ebenfalls als Membran-Überdruckventil ausgebildeten Härterventils HV.
Das Überdruckventil weist zur Zuführung eines Fluids (z. B. Härter, Stammlack) einen Einlass 1 und zur Abgabe des Beschichtungsmittels einen Auslass 3 auf.
Die Strömung des Beschichtungsmittels von dem Einlass 1 zu dem Auslass 3 wird hierbei durch ein Nadelventil gesteuert. Das Nadelventil weist eine verschiebbare Ventilnadel 4 auf, wobei ein Nadelkopf 5 auf das distale Ende der Ventilnadel 4 aufgeschraubt ist. Der Nadelkopf 5 besteht hierbei aus Titan und verjüngt sich zu seinem Ende hin konisch, wobei in der konisch zulaufenden Mantelfläche des Nadelkopfs 5 eine Ringnut angeordnet ist, in die ein Dichtring 6 aus FFKM (Perfluorkautschuk) eingesetzt ist.
In der Schließstellung gemäß 2 liegt der Nadelkopf 5 mit dem Dichtring 6 an einem Ventilsitz 7 dichtend an, wobei sich der Ventilsitz 7 ebenfalls konisch verjüngt und in den Auslass 3 mündet.
In der Öffnungsstellung (nicht dargestellt) ist der Nadelkopf 5 dagegen von dem Ventilsitz 7 abgehoben und gibt dadurch die Strömung durch den Ventilsitz 7 zu dem Auslass 3 frei.
Die Einstellung der Schließstellung bzw. der Öffnungsstellung erfolgt hierbei durch einen Ventilantrieb 8, der in 3 detailliert dargestellt ist und pneumatisch arbeitet.
So weist der pneumatische Ventilantrieb einen äußeren Gehäuseeinsatz 9 auf, der in einen Gehäusekörper 10 des Zweikomponentenabsperrventils eingeschraubt ist.
In den äußeren Gehäuseeinsatz 9 ist wiederum ein innerer Gehäuseeinsatz 11 eingeschraubt.
In dem pneumatischen Ventilantrieb 8 ist ein Kolben 12 verschiebbar angeordnet, wobei der Kolben 12 von einer Ventilfeder 13 in Richtung der Schließstellung gemäß 1A vorgespannt wird. Die Ventilfeder 13 stützt sich hierbei an dem äußeren Gehäuseeinsatz 9 ab und drückt an ihrem gegenüberliegenden Ende gegen den Kolben 12, um diesen in die Schließstellung zu drücken. Der Kolben 12 ist hierbei über einen Kolbeneinsatz 14 mit der Ventilnadel 4 verbunden, sodass der Kolben 12 auf die Ventilnadel 4 und damit auch auf den Nadelkopf wirkt.
Der Kolben 12 ist hierbei von einem Dichtring 15 umgeben, der in dem Ringspalt zwischen dem Kolben 12 einerseits und der Innenwand des inneren Gehäuseeinsatzes 11 angeordnet ist und bei einer Bewegung des Kolbens 12 an der Innenwand des inneren Gehäuseeinsatzes 11 schleift.
Darüber hinaus ist ein weiterer Dichtring 16 vorgesehen, der schleifend auf der Mantelfläche der verschiebbaren Ventilnadel 4 anliegt und dadurch eine weitere Abdichtung bewirkt.
Die Ventilnadel 4 verläuft hierbei teilweise durch einen Ventilraum 17, der im Betrieb mit dem jeweiligen Fluid (z. B. Härter, Stammlack) gefüllt ist.
Zwischen dem Ventilantrieb 8 und dem mediengefüllten Ventilraum 17 ist hierbei eine flexible Membran 18 als Dichtelement vorgesehen, um den Ventilraum 17 gegenüber dem Ventilantrieb 8 abzudichten. Die flexible Membran 18 ist mit ihrem äußeren Umfangsrand an dem unteren Ende der inneren Gehäuseeinsatzes 11 dichtend befestigt und weist mittig eine Bohrung auf, durch die die Ventilnadel 4 hindurchgeführt ist. Die Membran 18 ist hierbei fluiddicht und fest mit der Ventilnadel 4 verbunden. Zum einen macht die Membran 18 also die Verschiebebewegung der Ventilnadel 4 zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung mit. Zum anderen dichtet die Membran 4 aber auch den mediengefüllten Ventilraum 17 gegenüber dem Ventilantrieb 8 ab, wobei keine Schleifbewegung wie bei einem Dichtring erforderlich ist, sodass auch nicht die Gefahr besteht, dass der niederviskose und kriechfähige Härter H in den Ventilantrieb 8 eindringen kann.
Der eigentliche Antrieb erfolgt hierbei durch Steuerluft, die in einen Steuerluftraum 19 unterhalb des Kolbens 12 eingeleitet werden kann, wobei die Steuerluft in dem Steuerluftraum 19 dann den Kolben 12 nach oben drückt. Die Zuführung der Steuerluft in den Steuerluftraum 19 erfolgt hierbei über einen Steuerluftanschluss 20.
Die Steuerluft kann hierbei aus einem herkömmlichen 6-bar-Druckluftnetz bereitgestellt werden, das in Lackieranlagen meist ohnehin zur Verfügung steht. Dies bietet den Vorteil, dass auf eine separate Druckluftversorgung verzichtet werden kann. Der Kolben 12 weist hierbei einen relativ großen effektiven Durchmesser auf, sodass die auf den Kolben wirkende Steuerluft eine relativ große Öffnungskraft erzeugt. Diese Öffnungskraft ist bei einer Druckluftbeaufschlagung durch die Steuerluft um einen bestimmten Öffnungskraftüberschuss größer als die Schließkraft, die die Ventilfeder 13 auf den Kolben 12 ausübt. Dieser Öffnungskraftüberschuss liegt in diesem konkreten Ausführungsbeispiel im Bereich von 57,4 N bis 136 N im Vergleich zu einem Öffnungskraftüberschuss von nur 15 N bei einem herkömmlichen Nadelventil. Dies ermöglicht ein „Losreißen” des Nadelkopfs 5 von dem Ventilsitz 7 auch dann, wenn der Nadelkopf 5 an dem Ventilsitz 7 anhaftet.
Aus 4 ist weiterhin ersichtlich, dass sich der Nadelkopf 5 mit einem Kopfwinkel λ = 35°–50° in Strömungsrichtung verjüngt, wie sich auch der Ventilsitz 7 mit einem Sitzwinkel β = 35°–50° in Strömungsrichtung konisch verjüngt.
Die konische Mantelfläche des Nadelkopfs 5 stromaufwärts vor dem Dichtring 6 bildet hierbei eine Abstützfläche 21, die sich in der Schließstellung gemäß 2 an dem Ventilsitz 7 abstützt. Die Abstützfläche 21 bildet hierbei einen Anschlag für die Axialbewegung des Nadelkopfes 5 in die Schließstellung. Dadurch wird eine übermäßige Kompression des Dichtrings 6 verhindert, was der Lebensdauer des Dichtrings 6 zuträglich ist.
Die Abstützfläche 21 ist hierbei durch mehrere axial verlaufende Spülnuten 22 unterbrochen, die über den Umfang des Nadelkopfs 5 verteilt angeordnet sind. Die Spülnuten 22 ermöglichen in der Schließstellung gemäß 2, dass Spülmittel von dem Einlass 1 auch den Bereich stromabwärts hinter der Abstützfläche 21 erreichen kann.
5 zeigt eine Abwandlung von 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass in dem Rotationszerstäuber RZ drei Beschichtungsmittelstränge verlaufen, nämlich ein Beschichtungsmittelstrang für einen Härter, ein Beschichtungsmittelstrang für einen Stammlack und ein Beschichtungsmittelstrang für einen Einkomponentenlack. Der Beschichtungsmittelstrang für den Härter besteht hierbei aus den Leitungsabschnitten L8 und L7. Der Beschichtungsmittelstrang für den Stammlack besteht dagegen aus den Leitungsabschnitten L1, L3 und L4. Der separate Beschichtungsmittelstrang für den Einkomponentenlack besteht dagegen aus dem Leitungsabschnitt L12. Der Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 besteht im Wesentlichen darin, dass für den Einkomponentenlack ein separater Beschichtungsmittelstrang vorgesehen ist, wohingegen bei 1 der Beschichtungsmittelstrang bestehend aus den Leitungsabschnitten L1, L12 wahlweise zur Zuführung des Stammlacks oder zur Zuführung des Einkomponentenlacks dient.
6 zeigt eine Vereinfachung von 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass nur die Möglichkeit besteht, einen Zweikomponentenlack zu applizieren, so dass auch nur zwei Beschichtungsmittelstränge vorgesehen sind, um Stammlack bzw. Härter zu applizieren. Der Beschichtungsmittelstrang für den Härter besteht hierbei aus den Leitungsabschnitten L6, L10 und L4. Der Beschichtungsmittelstrang für den Stammlack besteht dagegen aus den Leitungsabschnitten L1, L2, L3 und L4. Es ist dagegen bei diesem Ausführungsbeispiel nicht möglich, alternativ einen Einkomponentenlack zu applizieren, wie es 1 ermöglicht.
Schließlich zeigt 7 eine weitere Abwandlung von 6, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht hierbei darin, dass in dem Rotationszerstäuber insgesamt vier Beschichtungsmittelstränge verlaufen, und zwar für Stammlack 1 und Härter 1 eines ersten Zweikomponentenlacks und für Stammlack 2 und Härter 2 eines zweiten Zweikomponentenlacks. Im Wesentlichen ist also der Fluidschaltplan gemäß 4 parallelisiert und verdoppelt. Die Bauteile für den ersten Zweikomponentenlack sind hierbei gegenüber 6 mit dem Zusatz ”.1” versehen. Die Bauteile für den zweiten Zweikomponentenlack sind dagegen gegenüber 6 mit dem Zusatz ”.2” versehen. Ansonsten kann diesbezüglich auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ermöglicht die Erfindung eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen, die ebenfalls in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche ohne die jeweils in Bezug genommenen Ansprüche und insbesondere ohne die Merkmale des Hauptanspruchs.
Bezugszeichenliste

A1, A2: Ausgang zum Glockenteller
By1: Bypass-Leitung zur Umgehung der Dosierpumpe PSL.1 Stammlack
By.1: Bypass-Leitung zur Umgehung der Dosierpumpe PSL.1
By.2: Bypass-Leitung zur Umgehung der Dosierpumpe PSL.2
H: Härter-Anschluss
H.1: Härter-Anschluss für Härter 1
H.2: Härter-Anschluss für Härter 2
HN1: Hauptnadelventil 1
HN2: Hauptnadelventil 2
HV: Härterventil
KS1: Kurzspülanschluss
KS2: Kurzspülanschluss
KSV1: Kurzspülventil
KSV2: Kurzspülventil
LCC: Linearfarbwechsler
MIX: Mischer
P1K: Dosierpumpe für Einkomponentenlack
PH: Dosierpumpe für Härter
PH.1: Dosierpumpe für Härter 1
PH.2: Dosierpumpe für Härter 2
PL: Pulsluftanschluss
PL.1: Pulsluftanschluss
PL.2: Pulsluftanschluss
PLV: Pulsluftventil
PLV.1: Pulsluftventil
PLV.2: Pulsluftventil
PSL: Dosierpumpe für Stammlack
PSL.1: Dosierpumpe für Stammlack 1
PSL.2: Dosierpumpe für Stammlack 2
RA: Roboterarm
RF1: Rückführanschluss
RF1.1: Rückführanschluss für Zweikomponentenlack 1
RF1.2: Rückführanschluss für Zweikomponentenlack 2
RF2: Rückführanschluss
RFV1: Rückführventil als Membran-Überdruckventil
RFV2: Rückführventil als Farbstoppventil
RV: Rückschlagventil
RZ: Rotationszerstäuber
SL: Stammlack-Anschluss
SL.1: Stammlack-Anschluss für Stammlack 1
SL.2: Stammlack-Anschluss für Stammlack 2
SLV1: Stammlackventil als Membran-Überdruckventil
SLV1.1: Stammlackventil als Membran-Überdruckventil
SLV1.2: Stammlackventil als Membran-Überdruckventil
SLV2: Stammlackventil als Nadelventil
VH: Lösemittelanschluss für Härterstrang
VHV1: Lösemittelventil
VHV2: Lösemittelventil
VS1: Lösemittelanschluss für Stammlackstrang
VS1.1: Lösemittelanschluss für Stammlack 1
VS1.2: Lösemittelanschluss für Stammlack 2
VSV1: Lösemittelventil
VSV1.1: Lösemittelventil
VSV1.2: Lösemittelventil
VSV2: Lösemittelventil
VSV2.1: Lösemittelventil
VSV2.2: Lösemittelventil
L1–L4: Leitungsabschnitte des Stammlackstrangs
L5: Leitungsabschnitt des Rückführstrangs
L6, L7: Leitungsabschnitte des Härterstrangs
L8: Leitungsabschnitt des Lösemittelstrangs für den Härter
L9, L10: Leitungsabschnitte des Pulsluftstrangs
L11: Leitungsabschnitt des Lösemittelstrangs für den Stammlacks
L12: leitungsabschnitt des zweiten Stammlackstrangs
L13: Leitungsabschnitt des zweiten Rückführstrangs
L14: Leitungsabschnitt der Kurzspülstränge
L15: Leitungsabschnitt der Kurzspülstränge
1: Einlass
3: Auslass
4: Ventilnadel
5: Nadelkopf
6: Dichtring
7: Ventilsitz
8: Ventilantrieb
9: Äußerer Gehäuseeinsatz
10: Gehäusekörper des Zweikomponentenabsperrventils
11: Innerer Gehäuseeinsatz
12: Kolben
13: Ventilfeder
14: Kolbeneinsatz
15: Dichtring um den Kolben
16: Dichtring um die Ventilnadel
17: Ventilraum
18: Membran
19: Steuerluftraum
20: Steuerluftanschluss
21: Abstützfläche
22: Spülnut
λ: Kopfwinkel
β: Sitzwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013002412 A1 [0009]
DE 102010019771 A1 [0023]
DE 102009020064 A1 [0029, 0080]
DE 102008037035 A1 [0066]

Claims

Applikationsgerät (RZ), insbesondere Rotationszerstäuber, zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Zweikomponentenlacks, mit a) einem ersten Beschichtungsmittelanschluss (SL) zur Zuführung eines ersten Beschichtungsmittels, insbesondere eines Stammlacks des Zweikomponentenlacks, b) einem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4), der in dem Applikationsgerät (RZ) von dem ersten Beschichtungsmittelanschluss (SL) ausgeht und das erste Beschichtungsmittel führt, und c) einem ersten Ventil (SLV1), das in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) angeordnet ist und den Strom des ersten Beschichtungsmittels steuert, wobei das erste Ventil (SLV1) durch ein erstes Steuersignal steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, d) dass in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) ein eigenmediumbetätigtes erstes Überdruckventil (SLV1) angeordnet ist, das zur Vermeidung einer Überdruckstörung automatisch öffnet, wenn der Druck stromaufwärts vor dem ersten Überdruckventil (SLV1) einen bestimmten Maximaldruck überschreitet.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überdruckventil (SLV1) durch das steuerbare erste Ventil (SLV1) gebildet wird.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der erste Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) zu einem Applikationselement führt, insbesondere zu einem drehbar gelagerten Glockenteller, b) dass in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) zwischen dem ersten Überdruckventil (SLV1) und dem Applikationselement ein erstes Hauptventil (HN1) angeordnet ist, insbesondere in einer Bauweise als Hauptnadelventil, das den Fluidstrom in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) entweder absperrt oder freigibt.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen zweiten Beschichtungsmittelanschluss (H) aufweist zur Zuführung eines zweiten Beschichtungsmittels, insbesondere eines Härters des Zweikomponentenlacks, b) dass von dem zweiten Beschichtungsmittelanschluss (H) ein zweiter Beschichtungsmittelstrang (L6, L7) ausgeht, c) dass in dem zweiten Beschichtungsmittelstrang (L6, L7) ein zweites Überdruckventil (HV) angeordnet ist, das eigenmediumbetätigt ist und automatisch öffnet, wenn der Druck stromaufwärts vor dem ersten Überdruckventil einen bestimmten Maximaldruck überschreitet, und d) dass der zweite Beschichtungsmittelstrang (L6, L7) stromaufwärts vor dem ersten Hauptventil (HN1) in den ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) mündet, e) dass in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) zwischen der Einmündungsstelle des zweiten Beschichtungsmittelstrangs (L6, L7) und dem ersten Hauptventil (HN1) vorzugsweise ein erster Mischer (MIX) angeordnet ist, der den Stammlack mit dem Härter zu dem Zweikomponentenlack mischt, und f) dass der erste Mischer (MIX) vorzugsweise ein statischer Mischer ist, insbesondere eine Gittermischer oder ein Wendelmischer.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen ersten Rückführanschluss (RF1) aufweist zur Rückführung von Fluiden in eine erste Rückführung, b) dass aus dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) stromaufwärts vor dem ersten Überdruckventil (SLV1) ein erster Rückführstrang abzweigt, c) dass der erste Rückführstrang in den ersten Rückführanschluss (RF1) mündet, und d) dass in dem ersten Rückführstrang ein drittes Überdruckventil (RFV1) angeordnet ist, das eigenmediumbetätigt ist und automatisch öffnet, wenn der Druck in dem ersten Rückführstrang stromaufwärts vor dem dritten Überdruckventil (RFV1) einen bestimmten Maximaldruck überschreitet.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen ersten Lösemittelanschluss (VS1) aufweist zur Zuführung eines ersten Lösemittels, insbesondere für den Stammlack, b) dass von dem ersten Lösemittelanschluss (VS1) ein erster Lösemittelstrang (L11, L10) ausgeht, c) dass der erste Lösemittelstrang (L11, L10) in den ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) mündet und zwar zwischen dem ersten Überdruckventil (SLV1) und dem ersten Hauptventil (HN1), und d) dass in dem ersten Lösemittelstrang (L11, L10) ein erstes Lösemittelventil (VSV1) angeordnet ist.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen Pulsluftanschluss (PL) aufweist zur Zuführung von Pulsluft, b) dass von dem Pulsluftanschluss (PL) ein Pulsluftstrang (L9, L10) ausgeht, c) dass der Pulsluftstrang (L9, L10) in den ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) mündet und zwar zwischen dem ersten Überdruckventil (SLV1) und dem ersten Hauptventil (HN1), und d) dass in dem Pulsluftstrang (L9, L10) ein Pulsluftventil (PLV) angeordnet ist.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen zweiten Lösemittelanschluss (VH) aufweist zur Zuführung eines zweiten Lösemittels, insbesondere für den Härter, b) dass von dem zweiten Lösemittelanschluss (VH) ein zweiter Lösemittelstrang (L8, L7) ausgeht, c) dass der zweite Lösemittelstrang (L8, L7) in den ersten Beschichtungsmittelstrang (L1–L4) mündet und zwar zwischen dem ersten Überdruckventil (SLV1) und dem ersten Hauptventil (HN1), und d) dass in dem zweiten Lösemittelstrang (L8, L7) ein zweites Lösemittelventil (VHV1) angeordnet ist.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein dritter Beschichtungsmittelstrang (L1, L12) vorgesehen ist, der vorzugsweise von dem ersten Beschichtungsmittelanschluss (SL) ausgeht, b) dass in dem dritten Beschichtungsmittelstrang (L1, L12) ein zweites Hauptventil (HN2) angeordnet ist, insbesondere in einer Bauweise als Hauptnadelventil, c) dass das erste Hauptventil (HN1) und das zweite Hauptventil (HN2) ausgangsseitig zusammengeführt sind und zu dem Applikationselement führen.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen zweiten Rückführanschluss (RF2) aufweist zur Rückführung von Fluiden in eine zweite Rückführung, b) dass aus dem dritten Beschichtungsmittelstrang (L1, L12) stromaufwärts vor dem zweiten Hauptventil (HN2) ein zweiter Rückführstrang (L13) abzweigt, c) dass der zweite Rückführstrang (L13) in den zweiten Rückführanschluss (RF2) mündet, und d) dass in dem zweiten Rückführstrang (L13) vorzugsweise ein Rückführventil (RFV2) angeordnet ist, e) dass das Rückführventil (RF2) vorzugsweise eigenmediumbetätigt ist, f) dass das Rückführventil (RF2) vorzugsweise konstruktionsbedingt zwischen flüssigem Beschichtungsmittel einerseits und Druckluft oder Schaum andererseits unterscheidet, f1) wobei das Rückführventil (RF2) öffnet, wenn am Eingang des Rückführventils (RF2) Druckluft oder Schaum anliegt, f2) wohingegen das Rückführventil schließt, wenn am Eingang des Rückführventils (RF2) flüssiges Beschichtungsmittel anliegt.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (RZ) mindestens einen Kurzspülanschluss (KS1, KS2) aufweist zum Zuführung eines Spülmittels für eine Kurzspülung des Applikationsgeräts, b) dass von dem Kurzspülanschluss (KS1, KS2) ein Kurzspülstrang (L14, L15) ausgeht, c) dass der Kurzspülstrang (L14, L15) das Spülmittel unter Umgehung der Beschichtungsmittelstränge zu dem Applikationselement leitet, d) dass in dem Kurzspülstrang (L14, L15) ein steuerbares Kurzspülventil (KSV1, KSV2) angeordnet ist.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überdruckventil (SLV1), das zweite Überdruckventil (HV) und/oder das dritte Überdruckventil (RFV1) im geöffneten Zustand ein druckstoßdämpfende Funktion haben, so dass eingangsseitig eingehende Druckstöße ausgangsseitig nur gedämpft weitergegeben werden.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überdruckventil (SLV1), das zweite Überdruckventil (HV) und/oder das dritte Überdruckventil (RFV1) ein Nadelventil ist mit a) einem Ventilsitz (7), b) einer verschiebbaren Ventilnadel (4) mit einem Nadelschaft und einem Nadelkopf (5), b1) wobei der Nadelkopf (5) den Ventilsitz (7) in einer Schließstellung der Ventilnadel (4) verschließt, b2) wohingegen der Nadelkopf (5) den Ventilsitz (7) in einer Öffnungsstellung der Ventilnadel (4) freigibt, c) einer flexiblen Membran (18), welche die Ventilnadel (4) stromaufwärts vor dem Nadelkopf (5) ringförmig und dichtend umgibt.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Ventilnadel (4) in einem Ventilraum (17) verschiebbar angeordnet ist, wobei der Ventilraum (17) zumindest abschnittsweise zylindrisch ist, b) dass die Membran (18) mittig dichtend an dem Nadelschaft der Ventilnadel (4) befestigt ist, und c) dass die Membran (18) mit ihrem Umfangsrand dichtend an der Innenwand des Ventilraums (17) befestigt ist.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch a) einen Ventilantrieb zum Verschieben der Ventilnadel (4), insbesondere als pneumatischer Ventilantrieb mit einem Kolben (12), b) einen Beschichtungsmitteleinlass (1) zur Zuführung des Beschichtungsmittels, wobei der Beschichtungsmitteleinlass (1) auf der dem Ventilantrieb abgewandten Seite der Membran (18) in den Ventilraum (17) mündet, so dass die Membran (18) den Ventilantrieb dem gegenüber beschichtungsmittelgefüllten Ventilraum (17) abdichtet, und c) einen Beschichtungsmittelauslass (3) zur Abgabe des Beschichtungsmittels, wobei der Beschichtungsmittelauslass (3) in den Ventilsitz (7) mündet, so dass das Beschichtungsmittel in der Öffnungsstellung der Ventilnadel (4) durch den Ventilsitz (7) zu dem Beschichtungsmittelauslass (3) strömen kann.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilantrieb folgendes aufweist: a) einen verschiebbaren Kolben (12), der auf die Ventilnadel (4) wirkt, um die Ventilnadel (4) zu verschieben, b) einen Steuerlufteinlass (20) zur Zuführung einer Steuerluft, wobei die Steuerluft auf den Kolben (12) wirkt, um den Kolben (12) und damit auch die Ventilnadel (4) zu verschieben, c) eine Ventilfeder (13), die mit einer Federkraft auf den Kolben (12) oder die Ventilnadel (4) wirkt, d) wobei die Federkraft der Ventilfeder (13) in der Schließstellung und in der Öffnungsstellung vorzugsweise mindestens 20 N, 40 N oder 80 N und/oder höchstens 400 N, 200 N oder 100 N beträgt.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Ventilfeder (13) die Ventilnadel (4) in Richtung der Schließstellung drückt, und b) dass die Steuerluft die Ventilnadel (4) über den Kolben (12) in Richtung der Öffnungsstellung drückt, c) dass die Ventilfeder (13) und der Nadelkopf (5) vorzugsweise auf gegenüber liegenden Seiten des Kolbens (12) angeordnet ist, d) dass der Kolben (12) vorzugsweise einen Kolbendurchmesser von mindestens 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm oder 25 mm aufweist, um beim Bewegen der Ventilnadel (4) in die Öffnungsstellung eine große Öffnungskraft zu erzeugen, e) dass die Steuerluft zum Bewegen der Ventilnadel (4) in die Öffnungsstellung vorzugsweise einen Steuerluftdruck von weniger als 6 bar, insbesondere 5,5 bar, benötigt, so dass die Steuerluft aus einem üblichen 6-bar-Druckluftnetz bezogen werden kann.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Ventilfeder (13) die Ventilnadel (4) mit einer bestimmten Schließkraft in Richtung der Schließstellung drückt, b) dass der pneumatische Ventilantrieb bei einer pneumatischen Ansteuerung die Ventilnadel (4) mit einer bestimmten Öffnungskraft in Richtung der Öffnungsstellung drückt, c) dass die Öffnungskraft um einen bestimmten Öffnungskraftüberschuss größer ist als die Schließkraft, um das Nadelventil öffnen zu können, wenn der Nadelkopf (5) an dem Ventilsitz (7) anhaftet, d) dass der Öffnungskraftüberschuss vorzugsweise größer ist als 20 N, 40 N, 60 N, 80 N, 100 N, 120 N oder 130 N.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Beschichtungsmitteldruck an dem Beschichtungsmitteleinlass (1) ab einem bestimmten Öffnungsdruck die Ventilnadel (4) über die Membran (18) aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung drückt, b) dass die Membran (18) vorzugsweise einen Membrandurchmesser von mindestens 3 mm, 6 mm oder 9 mm und/oder höchstens 40 mm, 20 mm oder 11 mm aufweist, insbesondere 10 mm, c) dass der Öffnungsdruck des Beschichtungsmittels an dem Beschichtungsmitteleinlass (1, 2) vorzugsweise mindestens 8 bar, 10 bar, 12 bar oder 14 bar und/oder höchstens 22 bar, 18 bar oder 16 bar beträgt.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, a) dass sich der Ventilsitz (7) mit einem bestimmten Sitzwinkel (β) in Strömungsrichtung verengt, b) dass sich der Nadelkopf (5) mit einem bestimmten Kopfwinkel (λ) in Strömungsrichtung verengt, c) dass der Sitzwinkel (β) im Wesentlichen gleich dem Kopfwinkel (λ) ist, d) dass der Sitzwinkel (β) vorzugsweise größer ist als 20°, 30° oder 35° und/oder kleiner als 70°, 60° oder 50°, e) dass der Kopfwinkel (λ) vorzugsweise größer ist als 20°, 30° oder 35° und/oder kleiner als 70°, 60° oder 50°,
Applikationsgerät (RZ) nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, a) dass in den Nadelkopf (5) der Ventilnadel (4) ein zusätzliches Dichtelement (6) eingesetzt ist, um den Ventilsitz (7) in der Schließstellung abzudichten, und/oder b) dass das Dichtelement (6) aus einem anderen Material besteht als der Nadelkopf (5) der Ventilnadel (4), und/oder c) dass das Dichtelement (6) aus einem elastischen Material besteht, und/oder d) dass das Dichtelement (6) aus Perfluorkautschuk besteht, und/oder e) dass das Dichtelement (6) an den Nadelkopf (5) anvulkanisiert ist, und/oder f) dass das Dichtelement (6) ein Dichtring (6) ist, der in eine Ringnut in dem Nadelkopf (5) eingesetzt ist, und/oder g) dass der Nadelkopf (5) aus Titan besteht.
Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, a) dass sich der Nadelkopf (5) der Ventilnadel (4) in Strömungsrichtung im Wesentlichen konisch verjüngt, b) dass sich der Ventilsitz (7) in Strömungsrichtung im Wesentlichen konisch verjüngt, c) dass der Nadelkopf (5) in seiner konischen Mantelfläche eine Ringnut aufweist, in die das Dichtelement (6) eingesetzt, d) dass die konische Mantelfläche des Nadelkopfs (5) stromaufwärts vor dem Dichtelement (6) eine ringförmig umlaufende Abstützfläche (21) bildet und sich mit der Abstützfläche (21) an dem Ventilsitz (7) abstützt, e) dass der Nadelkopf (5) in der Abstützfläche (21) mindestens eine axial verlaufende Spülnut (22) aufweist, die in der Schließstellung der Ventilnadel (4) eine Durchleitung von Spülmittel aus dem Ventilraum (17) hin zu dem Dichtelement ermöglicht, f) dass die Spülnut (22) vorzugsweise eine Nutbreite von mindestens 1 mm und höchsten 2 mm aufweist.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Nadelkopf (5) einen starren Anschlag (21) aufweist und sich in der Schließstellung mit dem Anschlag (21) an dem Ventilsitz (7) abstützt, insbesondere mit der ringförmig umlaufenden konischen Abstützfläche (21), und b) dass das Dichtelement in dem Nadelkopf (5) in der Schließstellung der Ventilnadel (4) einem Druck ausgesetzt ist, der unabhängig ist von der auf die Ventilnadel (4) wirkenden Schließkraft, da sich der Nadelkopf (5) mit seinem starren Anschlag (21) an dem Ventilsitz (7) abstützt.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Ventilnadel (4) durch keine zusätzliche Dichtung abgedichtet ist, insbesondere nicht durch eine Dichtlippe, die an der Mantelfläche des Nadelschafts dichtend anliegt, und/oder b) dass der Härter Isocyanat enthält, und/oder c) dass der Nadelschaft der Ventilnadel (4) einen Durchmesser aufweist, der größer ist als 2 mm, 3 mm oder 4 mm und/oder kleiner als 10 mm, 6 mm oder 5 mm, und/oder d) dass die Ventilnadel (4) einen maximalen Nadelhub von weniger als 3 mm, 2,5 mm, 2 mm oder 1,6 mm aufweist.
Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass über den ersten Beschichtungsmittelanschluss (SL) der Stammlack des Zweikomponentenlacks zugeführt wird, b) dass über den zweiten Beschichtungsmittelanschluss (H) der Härter des Zweikomponentenlacks zugeführt wird, c) dass der erste Beschichtungsmittelstrang (L1, L3, L4) für den Stammlack und der zweite Beschichtungsmittelstrang für den Härter in den ersten Mischer (MIX) münden, d) dass das erste Hauptventil (HN1) stromabwärts des ersten Mischers (MIX) angeordnet ist, e) dass das Applikationsgerät (RZ) einen dritten Beschichtungsmittelanschluss (1K) aufweist zur Zuführung eines Einkomponentenlacks, f) dass der dritte Beschichtungsmittelstrang (L12) von dem dritten Beschichtungsmittelanschluss (1K) ausgeht, g) dass in dem dritten Beschichtungsmittelstrang (L12) das zweite Hauptventil (HN2) angeordnet ist, und h) dass das erste Hauptventil (HN1) und das zweite Hauptventil (HN2) ausgangsseitig zusammengeführt sind.
Applikationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, a) dass über den ersten Beschichtungsmittelanschluss (SL.1) ein erster Stammlack eines ersten Zweikomponentenlacks zugeführt wird, b) dass über den zweiten Beschichtungsmittelanschluss (H.1) ein erster Härter des ersten Zweikomponentenlacks zugeführt wird, c) dass der erste Beschichtungsmittelstrang (L1.1, L3.1) für den ersten Stammlack und der zweite Beschichtungsmittelstrang (L8.1, L10.1) für den ersten Härter in den ersten Mischer (MIX.1) münden, d) dass das erste Hauptventil (HN.1) stromabwärts des ersten Mischers (MIX.1) angeordnet ist, e) dass das Applikationsgerät den dritten Beschichtungsmittelanschluss (SL.2) aufweist zur Zuführung eines zweiten Stammlacks eines zweiten Zweikomponentenlacks, f) dass der dritte Beschichtungsmittelstrang (L1.2, L3.2) für den zweiten Stammlack von dem dritten Beschichtungsmittelanschluss (SL.2) ausgeht, g) dass das Applikationsgerät einen vierten Beschichtungsmittelanschluss (H.2) aufweist zur Zuführung eines zweiten Härters des zweiten Zweikomponentenlacks, h) dass von dem vierten Beschichtungsmittelanschluss (H.2) für den zweiten Härter ein vierter Beschichtungsmittelstrang (L8.2, L10.2) ausgeht, i) dass der dritte Beschichtungsmittelstrang (L1.2, L3.2) und der vierte Beschichtungsmittelstrang (L8.2, L10.2) in einen zweiten Mischer (MIX.2) münden, der den zweiten Stammlack mit dem zweiten Härter mischt, j) dass das zweite Hauptventil (HN.2) stromabwärts hinter dem zweiten Mischer (MIX.2) angeordnet ist, und k) dass das erste Hauptventil (HN.1) und das zweite Hauptventil (HN.2) ausgangsseitig zusammengeführt sind.