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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung für Solarmodule mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1.
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Solarmodule, die zur Montage im Außenbereich vorgesehen und dabei der Witterung über eine längere Zeit ausgesetzt sind, müssen ausreichend robust konstruiert sein. Auch ist eine widerstandsfähige Beschichtung erforderlich, welche die Oberfläche der Solarmodule dauerhaft schützen kann. Eine solche Beschichtung kann bspw. durch einen Lack oder einen anderen transparenten Überzug gebildet sein. Eine solche Beschichtung kann bspw. nach der Fertigung der Solarmodule aufgebracht werden, was jedoch den Nachteil hat, dass die Solarmodule unter Umständen nicht die für den jeweiligen Einsatzzweck optimierte Beschichtung bekommen. Da die Lacke, die für solche Beschichtungen verwendet werden, zudem relativ kostspielig sind, sollten die aufgebrachten Schichten nicht zu dick sein, um Beschichtungslack einzusparen.
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Ein nachträgliches manuelles Auftragen der Beschichtung wäre grundsätzlich möglich, scheidet in der Regel jedoch aus, weil das nachträgliche Aufbringen der Beschichtung zu zeitaufwändig ist und zudem nicht die gewünschte Beschichtungsqualität liefern kann. Außerdem steigt dadurch die Gefahr, eine unnötig starke Schichtdicke aufzubringen, was wiederum höhere Kosten verursacht.
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Aus diesem Grund wird das vorrangige Ziel der Erfindung darin gesehen, eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Beschichtung auf Solarmodule zur Verfügung zu stellen, die einerseits eine hohe Qualität aufweist und andererseits schnell und problemlos angepasst bzw. umgerüstet werden kann, wenn unterschiedliche Schichtdicken, Schichtqualitäten etc., insbesondere eine möglichst geringe Schichtdicke, erforderlich sind. Zudem soll die Vorrichtung automatisierbar sein, möglichst wenig manuellen Aufwand erfordern und kostengünstig herstellbar und einsetzbar sein.
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Diese Ziele der Erfindung werden mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Zur Erreichung des genannten Ziels schlägt die Erfindung eine teil- oder vollautomatische maschinell arbeitende Beschichtungsvorrichtung für Solarmodule vor, die wenigstens drei nebeneinander bzw. in Förderrichtung hintereinander angeordnete Module umfasst. Diese wenigstens drei Module sind jeweils über aneinander grenzende Horizontalfördereinrichtungen für die zu beschichtenden Solarmodule miteinander gekoppelt. Die Horizontalfördereinrichtungen können bspw. durch endlos umlaufende Förderbänder, Förderriemen, Fördermatten o. dgl. Fördereinrichtungen gebildet sein. Das erste Modul weist eine Vorwärmeinrichtung zur Temperierung der Solarmodule auf. Das zweite Modul weist eine Beschichtungsanlage zur Sprühbeschichtung der Solarmodule auf. Das dritte Modul weist schließlich eine Trocknungseinrichtung auf. Dem ersten Modul kann wahlweise eine zusätzliche pneumatische Absaugeinrichtung zugeordnet sein, die für die Reinigung und weitgehende Staubfreiheit der zu beschichtenden und temperierenden Solarmodule sorgen kann.
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Die Vorwärmeinrichtung des ersten Moduls kann insbesondere durch einen oder mehrere Infrarotstrahler gebildet sein, die für eine schnelle und gleichmäßige Erwärmung der zu beschichtenden Solarmodule durch thermische Bestrahlung sorgen können. Als Infrarotstrahler für das Vorwärmmodul kommen bspw. sog. Carbon-Infrarotstrahler in Frage, die für die gleichmäßige Erwärmung der Module bzw. deren Beschichtungen sorgen können. Da diese Infrarotstrahler zudem gut in ihrem Abstrahlverhalten und in ihrer Abstrahlenergie modulierbar sind, eignen sie sich für die unterschiedlichsten Beschichtungen oder Lacke, die auf die Solarmodule aufgebracht werden, unabhängig ob dies wasserbasierende Lacke oder Pulverbeschichtungen sind. Die Strahler sorgen sowohl für die Trocknung als auch für die Aushärtung der Beschichtungen. So wird beispielsweise mittelwellige Infrarot-Wärme besonders gut von Wasser aufgenommen. Dadurch kann sie wasserbasierende Beschichtungen ganz gezielt trocknen. So sparen Infrarot-Trockner Kosten und verbessern gleichzeitig die Qualität. Infrarot-Wärme kann die Beschichtung durchdringen und so das Trägermaterial mit erwärmen für einen gleichmäßigen Trocknungsprozess. Nano-Beschichtungen erhalten die benötigten hohen Temperaturen zuverlässig durch Infrarot-Strahler. Infrarot-Trockner können auf diese Weise – verglichen mit traditionellen Methoden wie der Heißlufttrocknung – in vielen Fällen die Trocknungsprozesse stark beschleunigen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung sieht vor, dass auch dem dritten Modul eine pneumatische Absaugeinrichtung zugeordnet ist. Diese kann wiederum für eine Entfernung von Staubteilchen und für die Absaugung von Feuchtigkeit sorgen und damit den Trocknungsprozess fördern.
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Bei einer Variante der Beschichtungsvorrichtung sind dem zweiten Modul eine oder mehrere Beschichtungsdüsen zur Aufbringung einer flüssigen, über die Düsen zerstäubten und gerichtet aufbringbaren Beschichtung zugeordnet. So kann das Beschichtungsmodul bspw. durch eine Reihe von Automatik-Druckluft-Beschichtungpistolen gebildet sein, die mit optimierten Düsen und Nadeln speziell auf das Beschichtungsfluid abgestimmt sein können. Diese Beschichtungspistolen können insbesondere an einem einstellbaren Ständerwerk über dem Förderband angeordnet sein, wodurch die Anlage optimiert sein kann zum Verarbeiten von sehr dünnviskosen Medien. Die Steuerung kann bspw. in einem Schaltschrank am Beschichtungsmodul befestigt sein. Die Spritzpistolen können in einer gesteuerten Verfahrbewegung regelmäßig in Längs- und Querrichtung zu den Solarmodulen bewegt werden, wodurch eine sehr gleichmäßige Beschichtung ermöglicht ist. Das Gestell, an dem die Beschichtungsdüsen angeordnet sein können, kann oberhalb der Fördereinrichtung des zweiten Moduls in Förderrichtung verfahrbar bzw. bewegbar sein. An dem Gestell können bspw. drei, vier, fünf oder mehr Beschichtungspistolen angeordnet sein, insbesondere in einer parallelen Anordnung. Vorzugsweise sind die Beschichtungsdüsen jeweils an einzelnen Spritzpistolen angeordnet, die gleichmäßig voneinander beabstandet am Gestell befestigt sind.
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Weiterhin können die wenigstens drei Module jeweils über ein gemeinsames Steuermodul miteinander gekoppelt sein, das die Vorwärm-, Beschichtungs- und Trocknungsprozesse steuert. Auch die Druckluftversorgung für das erste und für das dritte Modul kann jeweils über einen zentralen Kompressor erfolgen. Hierfür eignet sich bspw. ein Schraubenkompressor o. dgl.
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Die Module selbst bestehen jeweils aus einem Gestell mit daran angeordneten Horizontalförderern, gebildet bspw. durch Riemenantriebe oder dergleichen, so dass die Solarmodule in konstanter oder variabler Geschwindigkeit durch die Beschichtungsvorrichtung transportiert werden können.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung liegt darin, dass eine sehr gleichmäßige und sehr dünne Beschichtung auf Solarmodule aufgebracht werden kann, was den Einsatz an relativ teurem Beschichtungsmittel bzw. Lack zu minimieren hilft. Durch die weitgehend automatisierbare Beschichtung unter konstanten Bedingungen kann die Schichtdicke besonders dünn geraten, ohne dass damit Einbußen der Beschichtungsqualität verbunden wären.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung.
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2a zeigt eine schematische Perspektivansicht von Modulen der Beschichtungsvorrichtung aus 1.
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2b zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Moduls der Beschichtungsvorrichtung mit parallelen Riemenantrieben als Horizontalfördereinrichtung.
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2c zeigt eine Frontalansicht und eine Seitenansicht, jeweils mit Bemaßungen.
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3 zeigt eine Ausführungsvariante eines Infrarotstrahlers des ersten Moduls der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung.
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4a zeigt eine schematische Ansicht einer Beschichtungsdüse des zweiten Moduls der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung.
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4b zeigt eine Beschichtungspistole in schematischer Perspektivansicht.
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4c zeigt eine schematische Draufsicht mehrerer Beschichtungspistolen in paralleler Anordnung.
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5a zeigt eine schematische Ansicht eines Schaltschrankes mit einem Steuerungsmodul.
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5b zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Hochleistungsschraubenkompressors.
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5c zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Kältetrockners.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
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Die schematische Darstellung der 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 10. Diese Beschichtungsvorrichtung 10 kann insbesondere eine teil- oder vollautomatische maschinell arbeitende Beschichtungsvorrichtung 10 für Solarmodule sein, die drei nebeneinander bzw. in Förderrichtung 12 hintereinander angeordnete Module 14, 16 und 18 umfasst. Diese wenigstens drei Module 14, 16 und 18 sind jeweils über aneinander grenzende Horizontalfördereinrichtungen 20 für die zu beschichtenden Solarmodule miteinander gekoppelt. Die Horizontalfördereinrichtungen 20 können bspw. durch endlos umlaufende Förderbänder, Förderriemen, Fördermatten o. dgl. Fördereinrichtungen gebildet sein, wie dies die schematischen Darstellungen der 2 beispielhaft verdeutlichen.
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Das erste Modul 14 weist eine Vorwärmeinrichtung 22 zur Temperierung der Solarmodule sowie eine erste pneumatische Absaugeinrichtung 24 auf, die für die Reinigung und weitgehende Staubfreiheit der zu beschichtenden und temperierenden Solarmodule sorgen kann.
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Das zweite Modul 16 weist eine Beschichtungsanlage 26 zur Sprühbeschichtung der Solarmodule auf. Zudem ist dem zweiten Modul 16 ein Schaltschrank 28 mit der Steuerungszentrale für die gesamte Beschichtungsvorrichtung zugeordnet. Das dritte Modul 18 weist schließlich eine Trocknungseinrichtung 30 sowie eine weitere Absaugeinrichtung 32 auf. Diese kann wiederum für eine Entfernung von Staubteilchen und für die Absaugung von Feuchtigkeit sorgen und damit den Trocknungsprozess fördern.
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Wie die schematischen Ansichten der 2 verdeutlichen, können die drei Module 14, 16 und 18 jeweils über ein Gestell 34 verfügen, das eine stabile Aufstellung in einer Maschinenhalle oder Fertigungsstraße ermöglicht. So zeigt die 2a eine schematische Perspektivansicht der Module 14, 16 oder 18 der Beschichtungsvorrichtung 10 aus 1. An der Oberseite der stabilen Gestelle 34 der Module 14, 16 und 18 befinden sich jeweils die Horizontalfördereinrichtungen 20. Die schematische Perspektivdarstellung der 2b zeigt eines der Modul 14, 16 oder 18 der Beschichtungsvorrichtung 10, bei dem die Horizontalfördereinrichtung 20 durch drei parallel angeordnete Riemenantriebe 36 gebildet sind, auf denen sich die Solarmodule horizontal liegend befördern lassen. Die schematische Darstellung der 2c zeigt links eine Frontalansicht und rechts eine Seitenansicht, jeweils mit Bemaßungen. So können die Module 14, 16 bzw. 18 jeweils eine Breite von ca. 1266 mm und eine Länge über alles von 3949 mm aufweisen. Das Gestell 34 kann dabei eine Länge von 3359 mm aufweisen. Die Höhe der Horizontalfördereinrichtung 20 über dem Boden kann bei 752,5 mm liegen, während die Höhe eines Aufbaus 38 über der Horizontalfördereinrichtung 20 ein Maß von 500 mm aufweisen kann. Die Länge dieses Aufbaus 38 kann bspw. 400 mm betragen. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass diese Maße allesamt beispielhaft zu verstehen sind. Je nach Bedarf und Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung 10 kann von allen angegebenen Maßen abgewichen werden.
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Die Vorwärmeinrichtung 22 des ersten Moduls 14 kann insbesondere durch einen oder mehrere Infrarotstrahler 40 gebildet sein, wie er in der 3 als Detailausschnitt beispielhaft dargestellt ist. Als Infrarotstrahler 40 für das Vorwärmmodul 22 kommen bspw. sog. Carbon-Infrarotstrahler in Frage.
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Die schematische Ansicht der 4a zeigt eine Beschichtungsdüse 42, die Teil der Beschichtungseinrichtung 26 des zweiten Moduls 16 ist. Die Beschichtungsdüse 42 kann an einer Beschichtungspistole 44 angeordnet sein, wie sie in 4b in schematischer Perspektivansicht gezeigt ist. Jede von mehreren Beschichtungsdüsen 42 weist einen Anschluss für eine Steuerdruckluft, einen Anschluss für eine Zerstäubungsluft sowie einen Anschluss für die Ein- und Ausschaltung auf. Der erzeugte Sprühkegel 46 weist einen inneren Farbstrahl 48 und einen äußeren Luftmantel 50 auf, wodurch die Homogenität und Gleichmäßigkeit des Sprühkegels 46 gewährleistet ist. Der Luftkopf 52 der Beschichtungsdüse 42 kann zudem verstellbar sein, so dass der Öffnungswinkel des Sprühkegels 46 variabel sein kann.
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Die schematische Draufsicht der 4c zeigt mehrere Beschichtungspistolen 44 in paralleler Anordnung, die an einem Ständerwerk (nicht dargestellt) angeordnet sein können. Das Ständerwerk kann bspw. durch den Aufbau 38 (vgl. 2a) gebildet sein, der über dem Förderband 36 der Horizontalfördereinrichtung 20 angeordnet ist. Die Spritzpistolen 44 können somit in einer gesteuerten Verfahrbewegung regelmäßig in Längs- und Querrichtung zu den Solarmodulen bewegt werden, wodurch eine sehr gleichmäßige Beschichtung ermöglicht ist. An dem Gestell können bspw. drei, vier, fünf oder mehr Beschichtungspistolen 44 angeordnet sein, insbesondere in einer parallelen Anordnung.
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Weiterhin können die wenigstens drei Module jeweils über ein gemeinsames Steuermodul miteinander gekoppelt sein, das die Vorwärm-, Beschichtungs- und Trocknungsprozesse steuert. Das Steuermodul ist vorzugsweise im Schaltschrank 28 angeordnet, das dem zweiten Modul 16 räumlich zugeordnet ist. Die 5a zeigt eine schematische Ansicht eines solchen Schaltschrankes 28 mit dem darin befindlichen Steuerungsmodul.
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Auch die Druckluftversorgung für das erste und für das dritte Modul kann jeweils über einen zentralen Kompressor erfolgen. Hierfür eignet sich bspw. ein Schraubenkompressor 54 o. dgl., wie er in der 6b in einer schematischen Perspektivansicht gezeigt ist. Die schematische Perspektivansicht der 5c zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel eines Kältetrockners 56, wie er ebenfalls Teil der Beschichtungsvorrichtung 10 sein kann.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. D.h. es ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich fallen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Beschichtungsvorrichtung
- 12
- Förderrichtung
- 14
- erstes Modul
- 16
- zweites Modul
- 18
- drittes Modul
- 20
- Horizontalfördereinrichtung
- 22
- Vorwärmeinrichtung
- 24
- erste Absaugeinrichtung
- 26
- Beschichtungseinrichtung, Beschichtungsanlage
- 28
- Schaltschrank
- 30
- Trocknungseinrichtung
- 32
- weitere Absaugeinrichtung
- 34
- Gestell
- 36
- Riemenantrieb
- 38
- Aufbau
- 40
- Infrarotstrahler
- 42
- Beschichtungsdüse
- 44
- Beschichtungspistole
- 46
- Sprühkegel
- 48
- Farbstrahl
- 50
- Luftmantel
- 52
- Verstellbarer Luftkopf
- 54
- Schraubenkompressor
- 56
- Kältetrockner
