EP3317023A1 - Applikationsgerät, insbesondere rotationszerstäuber - Google Patents

Applikationsgerät, insbesondere rotationszerstäuber

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EP3317023A1
EP3317023A1 EP16735575.9A EP16735575A EP3317023A1 EP 3317023 A1 EP3317023 A1 EP 3317023A1 EP 16735575 A EP16735575 A EP 16735575A EP 3317023 A1 EP3317023 A1 EP 3317023A1
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EP
European Patent Office
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valve
needle
strand
application device
coating agent
Prior art date
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Application number
EP16735575.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3317023B1 (de
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Frank Herre
Manfred Michelfelder
Michael Baumann
Sascha Herrmann
Bernhard Seiz
Thomas Buck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Publication date
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    • B05B1/306—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve the valve element, e.g. a needle, co-operating with a valve seat located downstream of the valve element and its actuating means, generally in the proximity of the outlet orifice the actuating means being a fluid
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    • B05B3/1007—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces characterised by the rotating member
    • B05B3/1014—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces characterised by the rotating member with a spraying edge, e.g. like a cup or a bell

Definitions

  • the invention relates to an application device, in particular a rotary atomizer, for applying a coating agent.
  • Two-component paints which consist of two components, namely a hardener (for example isocyanate) and a base paint, are known from the prior art.
  • a hardener for example isocyanate
  • a base paint for example isocyanate
  • shut-off valves usually needle valves are used, which have a sliding valve needle.
  • the valve needle runs through a valve chamber which is filled with the 2-component paint during operation, the valve chamber being sealed off from the valve drive acting on the valve needle by a sealing ring.
  • the sealing ring grinds with its inside on the outer circumferential surface of the valve needle and lies with its outer circumference on the inner wall of the valve chamber.
  • isocyanate usually reacts with water and then cured. Even the smallest amounts of water are enough to start the curing process, so that, for example, the normal humidity already leads to hardening. This is problematic because the 2-component paint or hardener used is very creep and low viscosity and therefore can infiltrate the sealing ring around the valve needle, so that the 2-component paint or hardener can escape from the paint-filled valve chamber in the area of the valve drive. This can lead to an undesirable hardening of the 2-component paint or hardener, especially in the case of longer standstill periods: on weekends). For example, the cured 2K paint can stick the valve needle in the valve seat.
  • the 2K paint can adhere to the valve needle and then damage the surrounding sealing ring in the cured state, resulting in a leak. Furthermore, hardened deposits in the valve seat can cause the valve to no longer close. Curing can also cause the valve to close more slowly.
  • valve failure when the valve can not open, as it may then upstream of the valve can lead to an overpressure fault that can lead to bursting of the supply hoses in extreme cases, whereby 2K-paint or hardener can escape, what then significant downtime for cleaning and repair work.
  • the invention is therefore based on the object of providing a correspondingly improved application device which prevents valve lines from bursting in the event of valve failure (that is, sticking of a valve).
  • the application device according to the invention (eg rotary atomizer) initially has, in accordance with the prior art, a first coating agent connection, via which a first coating agent can be supplied, such as, for example, a master paint of a two-component paint (2K paint).
  • a first coating agent such as, for example, a master paint of a two-component paint (2K paint).
  • 2K paint two-component paint
  • application devices are air atomizers, strip atomizers (eg according to DE 10 2013 002 412 A1), hand pistols, disk atomizers, airless atomizers, airmix atomizers and ultrasonic atomizers, to name just a few examples.
  • the invention is not limited to lacquers or lacquer constituents with regard to the applied coating agent. Rather, the coating agent may also be other fluids, such as sealant, insulating material or adhesive, to name just a few examples.
  • the invention is not limited to one-component coating compositions or two-component coating compositions, but is also applicable to multi-component coating compositions which may, for example, have three components.
  • the inventive device has a first coating medium strand which originates in the application device from the first coating agent connection and guides the first coating agent.
  • a controllable first valve is arranged, which controls the flow of the first coating agent through the first coating medium strand, this first valve being controllable by a first control signal.
  • control signal may be an electrical control signal or a pneumatic control signal, but the invention is not limited to these examples in terms of control of the valves.
  • the application device is now distinguished from the prior art in that in the first coating medium strand a eigenmediumbetuschws first pressure relief valve is arranged, which automatically opens to avoid overpressure failure when the pressure upstream of the first pressure relief valve exceeds a certain maximum pressure. If, therefore, an overpressure fault occurs in the first coating medium strand because a valve in the first coating medium strand fails and does not open, bursting of the supply lines is prevented because the first pressure relief valve then automatically opens.
  • the first pressure relief valve is a self-medium-operated pressure relief valve which opens or closes in response to the fluid pressure applied on the input side.
  • all overpressure-prone fluid the application device secured by such pressure relief valves to borrowed in Mathdruckinen made possible a pressure reduction.
  • This can include all fluid strands in the application device, for example for base lacquer, hardener, ready-mixed two-component lacquer, one-component lacquer, solvent (flushing agent).
  • the first pressure relief valve is formed by the controllable first valve.
  • the first valve fulfills two functions. On the one hand, the first valve enables a control of the fluid flow through the first coating medium strand. On the other hand, the first valve also functions as a pressure relief valve and opens automatically (self-medium actuated) if the pressure applied on the input side exceeds a certain maximum pressure.
  • the first coating medium strand leads to an application element which applies the first coating agent.
  • this application element may be a bell cup or a color nozzle in a bell cup, but the invention is not limited to this example in terms of the type of application element.
  • a first main valve is arranged in the first coating medium strand between the first pressure relief valve and the application element, which either shuts off or releases the fluid flow in the first coating medium strand.
  • the first main valve is designed as a main needle valve and has a displaceable valve needle which selectively releases or blocks a valve seat.
  • Such needle valves are known from the prior art and therefore need not be described in detail.
  • the application device has a second coating means connection to supply a second coating agent, such as a hardener of the 2K paint.
  • a second coating medium strand then starts from this second coating agent connection, wherein in the second coating medium strand a second pressure relief valve is arranged, which is also self-medium actuated and automatically opens when the pressure upstream of the first pressure relief valve exceeds a certain maximum pressure.
  • the second coating medium strand preferably flows upstream of the first main valve into the first coating medium strand, which allows a mixture of the base lacquer with the hardener.
  • a mixer is preferably arranged between the junction of the second coating medium strand and the first main valve, which mixes the base lacquer with the hardener to form the 2K lacquer.
  • the mixer is preferably designed as a static mixer, for example as a lattice mixer or as a spiral mixer.
  • Such mixers are known for example from DE 10 2010 019 771 AI, so that the content of this document of the present description with regard to the structure and operation of the mixer is fully attributable.
  • the application device preferably has a first return connection in order to feed fluids (for example residues of the master lacquer) into a first return. recirculate.
  • fluids for example residues of the master lacquer
  • a third overpressure valve is preferably arranged in the first return line, which is also self-medium actuated and automatically opens when the pressure in the first return line upstream of the third relief valve exceeds a certain maximum value.
  • the application device preferably has a first solvent connection in order to supply a first solvent, wherein the first solvent is preferably provided for the master lacquer.
  • a first solvent strand proceeds from this first solvent port, the first solvent strand preferably discharging into the first coating medium strand, specifically between the first pressure relief valve and the first main valve.
  • a first solvent valve is arranged, which is controllable, and releases or blocks the solvent flow.
  • the application device preferably has a pulse air connection in order to supply pulse air for cleaning purposes, which is known per se from the prior art.
  • a pulse air connection is preferably a pulse air stream, which opens into the first coating medium strand and preferably between the first pressure relief valve and the first main valve, wherein in the pulse air line, a pulse air valve may be arranged to control the pulse air.
  • the application device preferably comprises a second solvent port for supplying a second solvent which is preferably present for the hardener. is seen. From this second solvent connection, preferably a second solvent strand, which opens into the first coating medium strand between de. first pressure relief valve and the first main valve, wherein in the second solvent strand preferably a second solvent valve is arranged.
  • This second solvent valve is preferably controllable to selectively release or block the solvent stream.
  • a third coating medium strand starts from the first coating agent strand, wherein in the third coating medium strand a second main valve can be arranged, in particular in a construction as main needle valve, which is known per se from the prior art and therefore not described in detail must become.
  • the first main valve and the second main valve are then preferably merged from the output side and lead to the application element (eg bell cup).
  • the application device can thus be used either for the application of a one-component paint or for the application of a two-component paint.
  • the application device preferably has a second return connection in order to return fluids (eg pulsed air, lacquer foam) to a second recirculation, preferably from upstream of the second main valve then branches off from the third coating medium strand in the second Return connection opens, in which second return line preferably a return valve is arranged.
  • This return valve is preferably self-medium actuated, wherein the return valve preferably by design between liquid coating agent at the input on the one hand and compressed air or Foam at the entrance on the other hand differs. The valve then opens automatically if compressed air or foam is present at the inlet of the return valve. By contrast, the return valve closes when liquid coating agent is present at the inlet of the recirculation valve.
  • the return valve can therefore also be referred to as a color stop valve, since it automatically closes when applied at the entrance of the return valve instead of compressed air or foam liquid paint.
  • a paint stop valve is described in detail in DE 10 2009 020 064 AI, so that the content of this document of the present description with regard to the structure and operation of the return valve (paint stop valve) is fully attributable.
  • the application device preferably has at least one short rinsing connection in order to supply a rinsing agent for a short rinse of the application device. From the short rinsing connection, at least one short rinsing strand is then discharged, which can guide the rinsing agent to the application element, bypassing the coating medium strands.
  • a controllable short-flush valve is preferably arranged in the Kurz Whystrang, which selectively releases or blocks the flow of the detergent.
  • the overpressure valves in the opened state preferably have a pressure-shock-absorbing function, so that on the input side incoming pressure surges are transmitted only attenuated on the output side.
  • This can for example be achieved in that the pressure relief valves are designed as a diaphragm valve, which will be described in detail.
  • the invention also encompasses the technical teaching that the overpressure valve is a special needle valve. delt.
  • the needle valve according to the invention exhibits a valve seat and a displaceable valve needle with a needle shaft and a needle head in accordance with the prior art.
  • the valve needle is displaceable between a closed position and an open position. In the closed position, the needle head of the valve needle closes the valve seat and thereby blocks the fluid flow. In the open position, however, the valve needle is lifted from the needle head and thereby releases the fluid flow.
  • valve needle controls the fluid flow only qualitatively by the fluid flow is either enabled or disabled.
  • the invention now provides that the valve chamber surrounding and media-filled in operation valve chamber is sealed by a flexible membrane which surrounds the valve needle upstream of the needle head annular and sealing. The flexible membrane reliably prevents the coating agent (eg hardener) from escaping from the media-filled valve space in the direction of the valve drive and curing there.
  • the valve needle is slidably disposed in the valve space, wherein the valve space is at least partially cylindrical.
  • the membrane is then at its center preferably tend you to the needle shaft of the valve needle and is attached to the Na delschaft the valve needle. This means that the Do not grasp the diaphragm on the valve needle, but move the valve needle between the open position and the closed position. This means that a displacement of the valve needle leads to a corresponding axial deflection of the membrane. Conversely, an axial deflection of the membrane, for example due to a one-sided pressurization of the membrane, leads to a corresponding displacement of the valve needle.
  • the membrane is fastened in a sealing manner to the inner wall of the valve chamber. So the diaphragm allows centrally an axial stroke, which is at least as large as the axial distance between the closed position and the open position of the valve needle, so that the membrane does not hinder the movement of the valve needle.
  • the needle valve has a valve drive for displacing the valve needle, wherein the valve drive may be formed, for example, as a pneumatic valve drive with a piston, which is known per se from the prior art and therefore need not be described in detail.
  • the needle valve according to the invention preferably has a coating agent inlet in order to supply the coating agent (eg 2-component paint or hardener), wherein the coating agent inlet preferably opens into the valve chamber on the side of the membrane facing away from the valve drive, so that the membrane Valve actuator against the coating agent filled valve chamber seals.
  • the coating agent eg 2-component paint or hardener
  • the needle valve according to the invention preferably contains a coating agent outlet in order to dispense the coating agent, the coating agent outlet preferably discharging into the valve seat, so that the coating medium in the open position of the valve needle du tilitz can flow to the coating agent outlet.
  • the needle valve according to the invention can have a valve drive in order to displace the valve needle.
  • this valve actuator includes a slidable piston which acts on the valve needle to displace the valve needle.
  • the piston is preferably driven pneumatically.
  • the needle valve preferably has a control air inlet to supply control air, wherein the control air acts on the piston to move the piston and thus also the valve needle.
  • the needle valve according to the invention preferably comprises a valve spring, which acts with a spring force on the piston or the valve needle.
  • the valve spring on the one hand and the control air on the other hand preferably act in opposite directions.
  • the spring force of the valve spring is preferably at least 20 N, 40 N or at least 80 N and / or at most 400 N, 200 N or 100 N, which preferably applies both to the closed position and to the open position of the valve spring ,
  • valve spring pushes the valve needle in the direction of the closed position, whereas the control air pushes the valve needle over the piston in the direction of the open position.
  • the valve spring and the needle head are preferably arranged on opposite sides of the piston.
  • the piston is preferably a Having relatively large piston diameter, to: When the valve needle in the open position to produce the greatest possible opening force. It should be noted that the opening force depends on the effective piston area and thus also on the piston diameter and the pneumatic pressure of the control air.
  • the piston therefore preferably has a piston diameter of at least 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm or even 32 mm.
  • the piston diameter is so large that can be realized with a conventional control air pressure of less than 6 bar, a sufficiently large opening force. This makes sense, because usually 6-bar compressed air networks are usually available in paint shops, which can then also be used to control the needle valve according to the invention. In this way it is therefore possible to dispense with a separate compressed air network for controlling the needle valve.
  • the valve spring pushes the valve needle preferably in the direction of the closed position and indeed with a certain closing force.
  • the pneumatic valve drive presses the valve needle in the direction of the open position in the case of a pneumatic actuation with a specific opening force.
  • the opening force of the pneumatic valve drive should be greater than the closing force by a certain opening force surplus in order to be able to open the needle valve safely when the needle head adheres to the valve seat.
  • the needle valve is therefore preferably designed so that the opening force excess is greater than 20 N, 40 N, 60 N, 80 N, 100 N, 120 N, 130 N or even 180 N.
  • the needle valve according to the invention therefore has an overpressure function which, when a certain opening pressure at the coating agent inlet is exceeded, leads to automatic opening of the valve.
  • the coating agent located in the valve chamber presses against the membrane, whereby the membrane and thus also the valve needle, is pressed from the closed position to the open position, when the coating medium pressure is sufficiently large to overcome the opposing force of the valve spring.
  • the membrane therefore preferably has a membrane diameter of at least 3 mm, 6 mm or 9 mm and / or at most 40 mm, 20 mm or 11 mm.
  • the opening pressure of the coating agent at the coating agent inlet is then preferably at least 8 bar, 10 bar, 12 bar, 14 bar or at least 38 bar and / or at most 38 bar, 22 bar, 18 bar or 16 bar.
  • the closing force of the spring must therefore be adapted to the desired opening pressure and the effective cross-section of the membrane, that the coating agent pressure in the valve chamber when the desired opening pressure is exceeded pushes the membrane and thus also the valve needle from the closed position to the open position.
  • the Ventilsi wise narrows with a certain seat angle in the flow direction, as well as the needle head preferably narrows with a certain head angle in the flow direction. In the preferred embodiment, the seat angle is substantially equal to the head angle.
  • the seat angle in the range of 35 ° -50 °, as well as the head angle is preferably in the range of 35 ° -50 °, which ensures optimum sealing.
  • a larger head improves the flow of the medium at the needle valves according to the invention equipped with small needle strokes (about 1.5 mm instead of 3 mm in the case of conventional needle valves) with an additional membrane.
  • an additional sealing element is used in the needle head of the valve needle to seal the valve seat in the closed position.
  • This additional sealing element may be made of a different material than the needle head of the valve needle, wherein preferably an elastic material is used, such as FFKM (perfluororubber).
  • FFKM perfluororubber
  • the additional sealing element can be vulcanized onto the needle head.
  • the sealing element is inserted into the needle head, for example in an annular groove in the needle head.
  • the needle head itself can in this case for example consist of titanium or of a titanium alloy, so that the needle head is resistant to chemically aggressive hardeners of 2-component paints.
  • the needle head and the valve seat preferably taper conically in the direction of flow substantially.
  • the needle head may have an annular groove into which the sealing element already briefly mentioned above may be inserted.
  • the sealing element already briefly mentioned above may be inserted.
  • the needle head having a rigid stop and, in the closed position, being supported by the stop on the valve seat.
  • the sealing element in the needle head is therefore only subjected to pressure until the valve needle abuts against the valve seat with its stop. In this way, the compression of the
  • Sealing element in the needle head when closing the valve limited, which is beneficial to the life of the sealing element.
  • this stop is formed by an annular circumferential Abstützflä- surface which lies in the conical lateral surface of the needle head upstream of the sealing element.
  • the sealing element seals the area of the needle head downstream of the sealing element, so that this area can not be reached by the flushing agent during a flushing process.
  • the Abstützflache has at least one axially extending scavenging groove, can enter through the rinsing agent in the axial direction of the valve chamber in the region downstream of the sealing element.
  • a flushing groove have a groove width of 1 mm - 2 mm.
  • the needle shaft of the valve needle preferably has a diameter which may be in the range of 2 mm - 10 mm, 3 mm - 6 mm or 4 mm - 5 mm.
  • the maximum needle lift of the valve needle is preferably less than 3 mm, 2.5 mm, 2 mm or even less than 1.6 mm.
  • a first variant of the invention has already been described above, in which two coating agent strands run within the application device.
  • the one coating medium strand is reserved for a hardener of a two-component varnish.
  • the other coating material strand can optionally be used for an associated base coat of the two-component finish or for a single-component finish.
  • three coating agent strands run within the application device. Two of the coating agent strands are hereby reserved for base lacquer or hardener of a two-component lacquer. In contrast, the third coating medium strand is reserved for a one-component coating.
  • This variant of the invention thus differs from the variant of the invention described above essentially in that a separate coating medium strand is provided for the one-component paint, which is flowed through neither by the master paint nor by the hardener.
  • a third variant of the invention is compared to
  • a further variant of the invention provides that four coating agent strands are provided in the application device, namely two coating agent strands for
  • Base lacquer or hardener of a first two-component lacquer and two further coating agent strands for base lacquer or hardener of a second two-component lacquer Base lacquer or hardener of a first two-component lacquer and two further coating agent strands for base lacquer or hardener of a second two-component lacquer.
  • FIG. 1 shows a fluid circuit diagram of a rotary atomizer according to the invention on a painting robot
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view through an overpressure valve according to the invention in a closed position
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view through a valve drive of the pressure relief valve according to FIG. 2, FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a conical needle head with a conical valve seat, a modification of Figure 1, wherein in the Applika tion device three coating agent strands duri fen, namely for parent varnish, hardener and alternatively a one-component, a modification of Figure 1, wherein the Stammlackstrang is reserved in the application device for the parent varnish and not alternatively for supplying a Einkomponentenlacks serves as well
  • FIG. 7 shows a modification of FIG. 1 with four coating medium strands in the application device for parent lacquer or atomizer of two different two-component lacquers.
  • FIG 1 shows a Rotationszerstäuber invention RZ, which is guided by a painting robot and is mounted by means of a conventional robot hand axis at the end of a robot arm RA.
  • the linear color changer LCC is connected via a metering pump PSL to a master paint connection SL of the rotary atomizer RZ.
  • the metering pump PSL is in this case also arranged in the robot arm RA and can be bypassed by a bypass line Byl.
  • the function of the dosing pump PSL consists of dosing and conveying a master varnish of a two-component varnish (2-component varnish).
  • a solvent valve VSV1 for supplying a solvent for the Base lacquer, whereby the solvent valve VSV1 is connected to a solvent connection VS1 for the master lacquer.
  • a metering pump PH for supplying a hardener for the two-component lacquer is located in the robot arm RA, wherein the metering pump PH is connected on the output side to a hardener port H of the rotary atomizer RZ.
  • a solvent valve VHV1 for the controlled supply of a solvent for the hardener is located in the robot arm RA, the solvent valve VHV1 on the output side being connected to a solvent connection VH of the rotary atomizer RZ.
  • the rotary atomizer RZ contains a pulse air connection PL for supplying pulse air, a return connection RF1 for returning residual material, a return connection RF2 for returning pulse air and lacquer foam as well as short flush connections KS1, KS2 for supplying a flushing agent for short flushing rotary atomizer.
  • the master paint connection SL of the rotary atomizer RZ is connected to a master paint line, which consists of line sections L1-L4, which are connected to a mixer MIX and
  • a main needle valve HNl the main needle valve HNl is connected to an output A2, which leads to a bell cup.
  • a membrane pressure relief valve SLV1 located upstream of the mixer MIX a membrane pressure relief valve SLV1, which will be described in detail in its construction.
  • the diaphragm overpressure valve SLV1 opens automatically self-actuated when the pressure of the Parent lacquer upstream of the membrane overpressure exceeds a certain maximum value. When opening the diaphragm relief valve SLV1, the overpressure can then be removed via the mixer MIX and the main needle valve HN1.
  • a diaphragm pressure relief valve RFV1 is arranged, which may be constructed in the same way as the diaphragm pressure relief valve SLVL.
  • the function of the diaphragm overpressure valve RFV1 is to enable a pressure reduction when the main needle valve HN1 is defective and does not open anymore.
  • a hardener strand which consists of line sections L6, L7.
  • the Hardenstrang opens upstream of the mixer MIX and downstream behind the diaphragm pressure relief valve SLVl in the parent lacquer strand.
  • the base lacquer and the hardener are therefore mixed in the MIX mixer.
  • a pulse air line which is formed by line sections L9, L10.
  • a controllable pulse air valve PLV is arranged, which controls the pulse air flow.
  • a solvent valve VSV2 is arranged, which can control the solvent flow.
  • the hardener valve HV in the hardener strand is likewise designed as a membrane overpressure valve and therefore also opens in self-medium mode when the pressure of the hardener upstream of the hardener valve HV exceeds a certain maximum value.
  • the overpressure in the hardener line can then be reduced via the line sections L7, L, L3, the membrane overpressure valve SLV1, the membrane overpressure valve RFV1 and the return connection " RF1.
  • the rotary atomizer RZ still has a further Stammlacks.trang, which is formed from the already mentioned line section LI and another line section L12. In the line section L12 of the other
  • Stammlackstrangs is arranged a master paint valve SLV2, which leads to a main needle valve HN2.
  • the two main needle valves HN1, HN2 are connected on the output side to the output A2 and thus to the bell cup.
  • About the main needle valve HN2 can in this case a one-component paint ap; become.
  • a two-component varnish can be applied via the main needle valve HN1, which is previously mixed in the mixer MIX.
  • a return valve RFV2 is arranged, which is designed as a paint stop valve.
  • the return valve RFV2 therefore opens with self-medium actuation if compressed air or paint foam is present at the input of the return valve RFV2.
  • the return valve RFV2 closes automatically and with self-medium actuation if liquid paint is applied to the input of the return valve RFV2.
  • the structure of the return valve RFV2 is known per se from the prior art and described for example in DE 10 2009 020 064 AI.
  • a controllable short-flushing valve KSV1 or KSV2 is respectively arranged in the two line sections L14, L15, the two short-flushing valves KSV1, KSV2 being connected on the output side to an output AI for short flushing.
  • the two Kurzteilstrfite thus bypass in a rinsing both the Stammlackstrfite and the hardener strand and thus allow a short rinsing, which is known per se from the prior art.
  • a check valve RV is arranged here.
  • the membrane overpressure valves SFV1, RFV1 and hardener valve HV designed as a membrane overpressure valve are characterized as such by an oblique hatching.
  • the return valve RFV2 designed as a color stop valve is characterized by a completely black filling as a color stop valve.
  • the main needle valves HN1, HN2, however, are marked by a vertical hatching as a needle valve.
  • the remaining valves are characterized by a white filling as conventional needle valves.
  • FIGS. 2-4 show different views of a possible construction of the membrane overpressure valves SLV1, RFV1 and of the hardener valve HV, likewise designed as a membrane overpressure valve.
  • the overpressure valve has an inlet 1 for supplying a fluid (eg hardener, base lacquer) and an outlet 3 for dispensing the coating agent.
  • a fluid eg hardener, base lacquer
  • the flow of the coating agent from the inlet 1 to the outlet 3 is controlled by a needle valve.
  • the needle valve has a displaceable valve needle 4, wherein a needle head 5 is screwed onto the distal end of the valve needle 4.
  • the needle head 5 consists here of titanium and tapers conically towards its end, wherein in the conically tapered lateral surface of the needle head 5 a
  • Ring groove is arranged, in which a sealing ring 6 made of FFKM (perfluoro rubber) is used.
  • FFKM perfluoro rubber
  • valve drive 8 which is shown in detail in Figure 3 and operates pneumatically.
  • the pneumatic valve drive has an outer housing insert 9, which is screwed into a housing body 10 of the two-component shut-off valve.
  • an inner housing insert 11 is screwed.
  • a piston 12 is slidably disposed, wherein the piston 12 is biased by a valve spring 13 in the direction of the closed position shown in FIG 1A.
  • the valve spring 13 is supported here on the outer housing insert 9 and presses at its opposite end against the piston 12 in order to push it into the closed position.
  • the piston 12 is in this case connected to the valve needle 4 via a piston insert 14, so that the piston 12 acts on the valve needle 4 and thus also on the needle head.
  • the piston 12 is in this case surrounded by a sealing ring 15 which is arranged in the annular gap between the piston 12 on the one hand and the inner wall of the inner housing insert 11 and upon movement of the piston 12 on the inner wall of the inner housing insert 11 grinds.
  • valve needle 4 runs partially through a valve chamber 17, which is filled during operation with the respective fluid (eg hardener, master lacquer).
  • respective fluid eg hardener, master lacquer
  • a flexible membrane 18 is provided as a sealing element to seal the valve chamber 17 relative to the valve drive 8.
  • the flexible membrane 18 is sealingly secured with its outer peripheral edge at the lower end of the inner housing insert 11 and has centrally a bore through which the valve needle 4 is passed.
  • valve needle 4 is in this case fluid-tight and firmly connected to the valve needle 4 connected.
  • the diaphragm 18 thus carries with it the displacement movement of the valve needle 4 between the closed position and the open position.
  • the membrane 4 seals but also the media-filled valve chamber 17 from the valve drive 8, with no grinding movement as in a
  • Sealing ring is required, so that there is no risk that the low-viscosity and creep hardener H can penetrate into the valve drive 8.
  • control air which can be introduced into a control air space 19 below the piston 12, wherein the control air in the control air space
  • the control air can be made available here from a conventional 6-bar compressed air network, which is usually already available in paint shops anyway. This offers the advantage that it dispenses with a separate compressed air supply can.
  • the piston 12 in this case has a relatively g tive diameter, so that the control air acting on the piston generates a relatively large opening force. This opening force is greater than the closing force exerted by the valve spring 13 on the piston 12 at a compressed air by the control air to a certain opening force surplus.
  • This opening force surplus in this particular embodiment is in the range of 57.4 N to 136 N as compared to an NO force of only 15 N in a conventional needle valve. This allows a
  • the conical lateral surface of the needle head 5 upstream of the sealing ring 6 forms a Abstützflache 21, which is supported in the closed position shown in FIG 2 on the valve seat 7.
  • the support surface 21 in this case forms a stop for the axial movement of the needle head 5 in the closed position.
  • the support surface 21 is interrupted by a plurality of axially extending flushing grooves 22, which are distributed over the circumference of the needle head 5.
  • the flushing grooves 22 make it possible for flushing agent from the inlet 1 to reach the area downstream of the supporting surface 21 as well.
  • FIG. 5 shows a modification of FIG. 1, so that avoidance of repetition is referred to the above description, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a special feature of this exemplary embodiment is that three coating agent strands run in the rotary atomizer RZ, namely a coating material strand for a hardener, a coating material strand for a master lacquer and a coating medium strand for a one-component lacquer.
  • the coating agent strand for the hardener here consists of the line sections L8 and LI.
  • the coating material strand for the base lacquer consists of the " line sections LI, L3 and L4."
  • the separate coating medium strand for the one-component lacquer consists of the line section L12 is provided, whereas in Figure 1, the coating medium strand consisting of the line sections Li, L12 is used either for supplying the parent lacquer or for supplying the Einkomponentenlacks.
  • FIG. 6 shows a simplification of FIG. 1, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numbers being used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is that there is only the possibility of applying a two-component coating, so that only two coating agent strands are provided in order to apply base lacquer or hardener.
  • the coating agent strand for the hardener here consists of the line sections L6, L10 and L.
  • the coating medium strand for the parent lacquer consists of the line sections Li, L2, L3 and L4. It is not possible in this embodiment, alternatively, to apply a one-component paint, as Figure 1 allows.
  • FIG. 7 shows a further modification of FIG. 6, so that reference is made to the above description in order to avoid repetition.
  • a special feature of this exemplary embodiment consists in the fact that in the rotary atomizer a total of four coating medium strands run, namely for base lacquer 1 and hardener 1 of a first two-component lacquer and for master lacquer 2 and hardener 2 of a second two-component lacquer.
  • the fluid circuit diagram according to FIG. 4 is therefore parallelized and doubled.
  • the components for the first two-component paint are here compared to Figure 6 with the addition ".1" provided.
  • the components for the second two-component paint are compared to Figure 6 with the addition ".2" provided. Otherwise, reference may be made in this regard to the above description.

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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

BESCHREIBUNG Applikationsgerät, insbesondere RotationsZerstäuber
Die Erfindung betrifft ein Applikationsgerät, insbesondere einen Rotationszerstäuber, zur Applikation eines Beschich- tungsmittels .
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 Dich- tungsring 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 Stillstandsze: 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 Applikations- gerät 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 AI), 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 Erfin- dung nicht beschränkt ist auf Einkomponenten-Beschichtungs- mittel oder Zweikomponenten-Beschichtungsmittel , sondern auch bei Mehrkomponenten-Beschichtungsmitteln anwendbar ist, die beispielsweise drei Komponenten aufweisen können. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Applika in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen ersten Be- schichtungsmittelstrang 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 Beschichtungsmit- tels 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 Fluid, dem Applikationsgerät durch derartige Überdruckventile abgesichert, um bei Überdruckstörungen einen Druckabbau zu ermög liehen. 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 Steu erung des Fluidstroms durch den ersten Beschichtungsmittel- strang. Zum anderen funktioniert das erste Ventil aber auch als Überdruckventil und öffnet automatisch ( eigenmediumbetä- tigt) , wenn der eingangsseitig anliegende Druck einen bestimmten Maximaldruck überschreitet.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung führt der erste Beschichtungsmittelstrang zu einem Applikationsele ment, 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 frei gibt. 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 bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrieben werden.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Applikationsgerät einen zweiten Besch!chtungsmittelan- schluss 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 Beschich- tungsmittelstrang 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 Beschichttungsmittelstrangs und dem ersten Hauptventil ein Mischer angeordnet, der den Stammlack mit dern 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 AI 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 zu- rückzuführen. Hierbei zweigt von dem ersten Besch telstrang 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 eigen- mediumbetätigt 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 vorzugs- wese 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 Pulsluftsträng 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 vor- gesehen ist. Von diesem zweiten Lösemittelanschlu vorzugsweise ein zweiter Lösemittelstrang aus, der in den ersten Beschichtungsmittelstrang mündet und zwar zwischen de. 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 Haupt ventil und das zweite Hauptventil sind dann vorzugsweise aus gangsseitig 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 Zweikomponenten lackes eingesetzt werden.
Ferner weist das erfindungsgemäße Applikationsgerät vorzugsweise einen zweiten Rückführanschluss auf, um Fluide (z. B. Pulsluft, Lackschaum) in eine zweite Rückführung zurückzufüh ren. Von dem dritten Beschichtungsmittelstrang zweigt dann vorzugsweise stromaufwärts vor dem zweiten Hauptventil ein zweiter Rückführstrang ab, der in den zweiten Rückführan- schluss mündet, wobei in diesem zweiten Rückführstrang vorzugsweise ein Rückventil angeordnet ist. Dieses Rückführventil ist vorzugsweise eigenmediumbetätigt, wobei das Rückführ ventil vorzugsweise konstruktionsbedingt zwischen flüssigem Beschichtungsmittel am Eingang einerseits und Druckluft oder Schaum am Eingang andererseits unterscheidet. Das ventil 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 AI 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 Be- schichtungsmittelstränge 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 aus- gangsseitig 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 han- delt. Das erfindungsgemäße Nadelventil weist zunä Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Ventilsitz und eine verschiebbare Ventilnadel mit einem Nadelschaft und einem Nadelkopf auf. Die Ventilnadel ist hierbei zwischen ei- ner 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 Be- schichtungsmittel (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 dich tend an dem Nadelschaft der Ventilnadel an und ist an dem Na delschaft der Ventilnadel befestigt. Dies bedeutet, dass die Membran nicht an der Ventilnadel schleift, sonder schiebebewegung 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 Ventil- raums 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 Be- schichtungsmittel (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 Beschichtungs- mittel abzugeben, wobei der Beschichtungsmittelauslass vorzugsweise in den Ventilsitz mündet, sodass das Beschichtungs- mittel in der Öffnungsstellung der Ventilnadel du tilsitz zu dem Beschichtungsmittelauslass strömen kann.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass das erfindungsgemä- ße 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 o- der 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 Kol- ben 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 bei: 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, 25mm oder sogar 32 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, 130 N oder sogar 180 N.
Bei der Beschreibung des Standes der Technik wurde eingangs bereits auf die Gefahr hingewiesen, dass die Beschichtungs- mittelschläuche stromaufwärts vor dem Nadelventil bei einer Überdruckstörung auch durch Fehlbedienung oder Fe tation der Überdruckstörung bersten können, wodurch 2K-Lack oder Härter austreten können, was dann zu längeren Stillstandszeiten führt, da der ausgetretene 2K-Lack bzw. der aus- getretene 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 be- stimmten 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 Be- schichtungsmittels an dem Beschichtungsmitteleinlass beträgt dann vorzugsweise mindestens 8 bar, 10 bar, 12 bar, 14 bar oder mindestens 38 bar und/oder höchstens 38 bar, 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 Ventilsi weise 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 Kopf inkel 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 Ventilnad« Schließkraft vollständig von dem Dichtelement aufgenommen wird, was dann zu einer mechanischen Überlastung und Beschädigung des Dichtelements führen kann. Dies kann dadurch ver- hindert 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 Ven- tilsitz 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 Abstützflä- che 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 Abstützflache 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 Ventilna- del ringförmig umgibt und schleifend auf der Mant 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 Beschichtungs- mittelstrang 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
schriebenen Erfindungsvariante vereinfacht und weist nur zwei Beschichtungsmittelstränge auf, nämlich einen Beschichtungs- mittelstrang 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:
Figur 1 ein Fluidschaltbild eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers an einem Lackierroboter,
Figur 2 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Überdruckventil in einer Schließstellung,
Figur 3 eine Querschnittsansicht durch einen Ventilantrieb des Überdruckventils gemäß Figur 2,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines konischen Nadelkopfs mit einem konischen Ventilsitz, eine Abwandlung von Figur 1, wobei in dem Applika tionsgerät drei Beschichtungsmittelstränge verlau fen, nämlich für Stammlack, Härter und alternativ einen Einkomponentenlack, eine Abwandlung von Figur 1, wobei der Stammlackstrang in dem Applikationsgerät für den Stammlack reserviert ist und nicht alternativ zur Zuführung eines Einkomponentenlacks dient, sowie
Figur 7 eine Abwandlung von Figur 1 mit vier Beschichtungs- mittelsträngen in dem Applikationsgerät für Stammlack bzw. Zerstäuber von zwei verschieden Zweikom- ponentenlacken .
Figur 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 AI bekannt ist. Ausgangsseitig ist der Linear- farbwechsler LCC über eine Dosierpumpe PSL mit einem Stamm- lackanschluss SL des Rotations Zerstäubers RZ verbunden. Die Dosierpumpe PSL ist hierbei ebenfalls in dem Roboterarm RA angeordnet und kann durch eine Bypass-Leitung Byl umgangen werden. Die Funktion der Dosierpumpe PSL besteht in der Do- sierung 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 ausgan 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 Här- ter-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 Pulsluft- anschluss PL zur Zuführung von Pulsluft, einen Rückführan- schluss RF1 zur Rückführung von Restmaterial, einen Rückführ- anschluss RF2 zur Rückführung von Pulsluft und Lackschaum so- wie 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 Leitungsab- schnitten L1-L4 besteht, die zu einem Mischer MIX und
schließlich zu einem Hauptnadelventil HNl führen, wobei das Hauptnadelventil HNl 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-Überdruc einen bestimmten Maximalwert überschreitet. Beim Öffnen des Membran-Überdruckventils SLV1 kann der Überdruck dann über den Mischer MIX und das Hauptnadelventil HN1 abgeführt wer- den. Dadurch wird verhindert, dass es in den Leitungsabschnitten LI, L2 stromaufwärts vor dem Membran-Überdruckventil SLVl 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 SLVl. 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 Beschichtungs- mittelstrang, der aus den Leitungsabschnitten L1-L4 besteht. Dieser Druckanstieg führt dann rechtzeitig vor einer Überdruckstörung zu einem automatischen Öffnen des Membran- Überdruckventils RFVl, so dass sich ein eventueller Überdruck in dem Stammlackstrang durch den Rückführstrang und den Rück- führanschluss 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 SLVl 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 wir 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 LH und dem Leitungsabschnitt L10 besteht. In dem Leitungsabschnitt LH des Lösemittelstrangs für den Stammlack ist ein Lösemit- telventil VSV2 angeordnet, das den Lösemittelstrom steuern kann .
Das Härterventil HV in dem Härterstrang ist ebenfalls als Membran-Überdruckventil ausgebildet und öffnet deshalb eben- falls 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 , L , L3, das Membran- Überdruckventil SLV1, das Membran-Überdruckventil RFV1 und den Rückführanschluss "RF1 abgebaut werden.
Darüber hinaus weist der Rotationszerstäuber RZ noch einen weiteren Stammlacks.trang auf, der aus dem bereits erwähnten Leitungsabschnitt LI 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 Hauptnadel- ventil HN2 kann hierbei ein Einkomponentenlack ap; 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 Rück- führanschluss 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 AI 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 ausgangs- seitig mit einem Ausgang AI 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 bei- den 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 SFVl, RFV1 und < falls 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 Figuren 2-4 zeigen verschieden Ansichten eines möglichen Aufbaus der Membran-Überdruckventile SLVl, 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 Be- schichtungsmittels 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 (Per- fluorkautschuk) eingesetzt ist. In der Schließstellung gemäß Figur 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 d
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 Figur 3 detailliert dargestellt ist und pneumatisch arbeitet.
So weist der pneumatische Ventilantrieb einen äußeren Gehäu- seeinsatz 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 Figur 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 Nadel- köpf 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 Ventilna- del 4 anliegt und dadurch eine weitere Abdichtung
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 ver- bunden. 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 g tiven 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 Figur 4 ist weiterhin ersichtlich, dass sich der Nadel- köpf 5 mit einem Kopfwinkel λ=35°-50° in Strömungsrichtung verjüngt, wie sich auch der Ventilsitz 7 mit einem Sitzwinkel ß=35°-50° in Strömungsrichtung konisch verjüngt.
Die konische Mantelfläche des Nadelkopfs 5 stromaufwärts vor dem Dichtring 6 bildet hierbei eine Abstützflache 21, die sich in der Schließstellung gemäß Figur 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 Na- delkopfs 5 verteilt angeordnet sind. Die Spülnuten 22 ermöglichen in der Schließstellung gemäß Figur 2, dass Spülmittel von dem Einlass 1 auch den Bereich stromabwärts hinter der Abstützfläche 21 erreichen kann. Figur 5 zeigt eine Abwandlung von Figur 1, so das meidung 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 Beschichtungsmittel- stränge verlaufen, nämlich ein Beschichtungsmittelstrang für einen Härter, ein Beschichtungsmittelstrang für einen Stamm- lack und ein Beschichtungsmittelstrang für einen Einkomponentenlack. Der Beschichtungsmittelstrang für den Härter besteht hierbei aus den Leitungsabschnitten L8 und LI. Der Beschichtungsmittelstrang für den Stammlack besteht dagegen aus den " Leitungsabschnitten LI, L3 und L4. Der separate Beschich- tungsmittelstrang für den Einkomponentenlack besteht dagegen aus dem Leitungsabschnitt L12. Der Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 besteht im Wesentlichen darin, dass für den Einkomponentenlack ein separater Beschichtungsmittelstrang vorgesehen ist, wohingegen bei Figur 1 der Beschichtungsmittelstrang bestehend aus den Leitungsabschnitten Li, L12 wahlweise zur Zuführung des Stammlacks oder zur Zuführung des Einkomponentenlacks dient.
Figur 6 zeigt eine Vereinfachung von Figur 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 Beschichtungsmittel- stränge vorgesehen sind, um Stammlack bzw. Härter zu applizieren. Der Beschichtungsmittelstrang für den Härter besteht hierbei aus den Leitungsabschnitten L6, L10 und L . Der Be- schichtungsmittelstrang für den Stammlack besteht den Leitungsabschnitten Li, L2, L3 und L4. Es ist dagegen bei diesem Ausführungsbeispiel nicht möglich, alternativ einen Einkomponentenlack zu applizieren, wie es Figur 1 ermöglicht.
Schließlich zeigt Figur 7 eine weitere Abwandlung von Figur 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 Be- schichtungsmittelstränge 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 Figur 4 pa- rallelisiert und verdoppelt. Die Bauteile für den ersten Zweikomponentenlack sind hierbei gegenüber Figur 6 mit dem Zusatz ".1" versehen. Die Bauteile für den zweiten Zweikomponentenlack sind dagegen gegenüber Figur 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 ermög- licht 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 :
AI, A2 Ausgang zum Glockenteller
Byl 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
H 1 Hauptnadelventil 1
HN2 Hauptnadelventil 2
HV Härterventil
KS1 Kurzspülanschluss
KS2 Kurzspülanschluss
KSV1 Kurzspülventil
KSV2 Kurzspülventil
LCC Linearfarbwechs1er
MIX Mischer
PIK 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 1 Membran-Überdruckventil
RFV2 Rückführventil als Farbstoppventil
RV Rückschlagventil
RZ Rotations Zerstäuber
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, LlO Leitungsabschnitte des PulsluftStrangs
LH Leitungsabschnitt des Lösemittelstrangs für den Stammlacks
L12 leitungsabschnitt des zweiten Stammlackstrangs L13 Leitungsabschnitt des zweiten Rückführstr
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 Steuerlufträum
20 Steuerluftanschluss
21 Abstützfläche
22 Spülnut
λ Kopfwinkel
ß Sitzwinkel

Claims

ANSPRÜCHE
1. Applikationsgerät (RZ), insbesondere Rotationszerstäuber, zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Zweikomponentenlacks, mit
a) einem ersten Beschichtungsmittelanschluss (SL) zur Zu- führung 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 Be- schichtungsmittel 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 (SLVl) durch ein erstes Steuersignal steuer- bar ist,
dadurch gekennzeichnet,
d) dass in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1-L4) ein eigenmediumbetätigtes erstes Überdruckventil (SLVl) angeordnet ist, das zur Vermeidung einer Überdruckstö- rung automatisch öffnet, wenn der Druck stromaufwärts vor dem ersten Überdruckventil (SLVl) einen bestimmten Maximaldruck überschreitet.
2. Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das erste Überdruckventil (SLVl) durch das steuerbare erste Ventil (SLVl) gebildet wird.
3. Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der erste Beschichtungsmittelstrang ( nem 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 (HNl) angeordnet ist, insbesondere in einer Bauweise als Hauptnadelventil, das den Fluidstrom in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1-L4) entweder absperrt oder freigibt.
4. 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 (HNl) in den ersten Beschichtungsmittelstrang (L1-L4) mündet, e) dass in dem ersten Beschichtungsmittelstrang (L1-L4) zwischen der Einmündungssteile des zweiten Beschich- tungsmittelstrangs (L6, L7) und dem ersten Hauptventil (HNl) 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.
5. Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen ersten Rückführ- anschluss (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 Rückführan- schluss (RFl) mündet, und
d) dass in dem ersten Rückführstrang ein drittes Überdruckventil (RFVl) angeordnet ist, das eigenmediumbetä- tigt ist und automatisch öffnet, wenn der Druck in dem ersten Rückführstrang stromaufwärts vor dem dritten Überdruckventil (RFVl) einen bestimmten Maximaldruck überschreitet .
6. Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen ersten Lösemit- telanschluss (VSl) aufweist zur Zuführung eines ersten Lösemittels, insbesondere für den Stammlack,
b) dass von dem ersten Lösemittelanschluss (VSl) ein erster Lösemittelstrang (LH, L10) ausgeht,
c) dass der erste Lösemittelstrang (LH, L10) in den ersten Beschichtungsmittelstrang (L1-L4) mündet und zwar zwischen dem ersten Überdruckventil (SLVl) und dem ers- ten Hauptventil (HNl), und
d) dass in dem ersten Lösemittelstrang (LH, L10) ein erstes Lösemittelventil (VSV1) angeordnet ist.
7. 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 Pulsluftsträng
(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 Pulsluftsträng (L9, L10) ein Pulsluftventil
(PLV) angeordnet ist.
8. Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen zweiten Lösemit- telanschluss (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 (SLVl) und dem ersten Hauptventil (HN1) , und
d) dass in dem zweiten Lösemittelstrang (L8, L7 ) ein zwei- tes Lösemittelventil (VHV1) angeordnet ist.
9. Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass ein dritter Beschichtungsmittelstrang (LI, L12) vorgesehen ist, der vorzugsweise von dem ersten Be- schichtungsmittelanschluss (SL) ausgeht,
b) dass in dem dritten Beschichtungsmittelstrang (LI, L12) ein zweites Hauptventil (HN2) angeordnet ist, insbesondere in einer Bauweise als Hauptnadelventil, c) dass das erste Hauptventil (HN1) und das zwi ventil (HN2) ausgangsseitig zusammengeführt sind und zu dem Applikationselement führen.
10. Applikationsgerät (RZ) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Applikationsgerät (RZ) einen zweiten Rückführ- anschluss (RF2) aufweist zur Rückführung von Fluiden in eine zweite Rückführung,
b) dass aus dem dritten Beschichtungsmittelstrang (LI,
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 eigenmedi- umbetätigt ist,
f) dass das Rückführventil (RF2) vorzugsweise konstrukti- onsbedingt zwischen flüssigem Beschichtungsmittel einerseits und Druckluft oder Schaum andererseits unterscheidet ,
fl) 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.
11. Applikationsgerät (RZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Applikationsgerät (RZ) mindestens einen Kurz- spülanschluss (KS1, KS2) aufweist zum Zuführung eines Spülmittels für eine Kurzspülung des Applikationsge- räts ,
b) dass von dem Kurzspülanschluss (KSl, 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 (KSVl, KSV2 ) angeordnet ist.
12. 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.
13. 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) ,
bl) 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.
15. 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 be- schichtungsmittelgefüllten Ventilraum (17) abdichtet, und
c) einen Beschichtungsmittelauslass (3) zur Abgabe des Beschichtungsmittels, wobei der Beschichtungsmittelauslass (3) in den Ventilsitz (7) mündet, so dass das Be- schichtungsmittel in der Öffnungsstellung der Ventilnadel (4) durch den Ventilsitz (7) zu dem Beschichtungsmittelauslass (3) strömen kann.
16. 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 Venti; 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.
17. 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, 25 mm o- der 32 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.
18. 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 ein sehen Ansteuerung die Ventilnadel (4) mit einer bestimmten Öffnungskraft in Richtung der Öffnungsstellung drückt ,
c) dass die Öffnungskraft um einen bestimmten Öffnungs- kraftüberschuss 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, 130 N o- der 180 N.
19. Applikationsgerät (RZ) nach einem der Ansprüche 13 bis
18, dadurch gekennzeichnet,
a) dass der Beschichtungsmitteldruck an dem Beschichtungs- mitteleinlass (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 Beschichtungsmitteis an dem
Beschichtungsmitteleinlass (1, 2) vorzugsweise mindestens 8 bar, 10 bar, 12 bar, 14 bar oder 38 bar und/oder höchstens 38 bar, 22 bar, 18 bar oder 16 bar beträgt.
20. Applikationsgerät (RZ) nach einem der Ansprüche 13 bis
19 , dadurch gekennzeichne ,
a) dass sich der Ventilsitz (7) mit einem bestimmten Sitzwinkel (ß) in Strömungsrichtung verengt,
b) dass sich der Nadelkopf (5) mit einem bestimmten Kopfwinkel (λ) in Strömungsrichtung verengt,
c) dass der Sitzwinkel (ß) im Wesentlichen gleich dem Kopfwinkel (λ) ist,
d) dass der Sitzwinkel (ß) 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°,
21. 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.
22. 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 . 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 Abstützflache (21) bildet und sich mit der Abstützflache (21) an dem Ventilsitz (7) abstützt, e) dass der Nadelkopf (5) in der Abstützflache (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.
23. 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 Abstützflache
(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.
24. 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, 3mm 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.
25. 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 (LI, L3, L ) 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.
26. Applikationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet,
a) dass über den ersten Beschichtungsmittelanschluss
(SL.l) ein erster Stammlack eines ersten Zweikomponen- tenlacks zugeführt wird,
b) dass über den zweiten Beschichtungsmittelanschluss
(H.l) ein erster Härter des ersten Zweikomponentenlacks zugeführt wird,
c) dass der erste Beschichtungsmittelstrang (Ll.l, L3.1) für den ersten Stammlack und der zweite Beschichtungsmittelstrang (L8.1, L10.1) für den ersten Härter in den ersten Mischer (MIX.l) münden,
d) dass das erste Hauptventil (HN.l) stromabwärts des ers- ten Mischers (MIX.l) 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 (LI.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 (Li.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.l) und das zweite Haupt- ventil (HN.2) ausgangsseitig zusammengeführt sind.
* * * * *
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