Elektrodenanordnung für einen Rotationszerstäuber und zugehöriges Betriebsverfahren

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung zur elektrostatischen Außenaufladung von Lack an einem Rotationszerstäuber. Weiterhin umfasst die Erfindung einen Rotationszerstäuber, der mit einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung ausgestattet ist. Ferner umfasst die Erfindung auch ein zugehöriges Betriebsverfahren.

Hintergrund der Erfindung

Figur 1 zeigt einen herkömmlichen Rotationszerstäuber 1, der beispielsweise zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen in einer Lackieranlage verwendet werden kann und hierzu einen Glockenteller 2 aufweist, der um eine Rotationsachse 3 drehbar ist. Der Rotationszerstäuber 1 weist einen angewinkeltes Zerstäubergehäuse 4 auf, das an seinem in der Zeichnung links befindlichen Ende an einem Montageflansch eines Lackierroboters montiert werden kann, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. An seinem distalen Ende weist der Rotationszerstäuber 1 einen rotationssymmetrischen Tubus 5 auf, der sich entlang der Rotationsachse 3 des Glockentellers 2 zu dem Glockenteller 2 hin verjüngt. Der applizierte Lack wird hierbei elektrostatisch aufgeladen, um den Auftragswirkungsgrad zu erhöhen und den störenden Overspray zu verringern. Hierzu dient eine Elektrodenanordnung 6 mit mehreren fingerförmigen Aufladungselektroden 7, die von einem Montagering 8 schräg nach vorne außen abstehen und den applizierten Lack elektrostatisch aufladen, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Montagering 8 dient hierbei zur auswechselbaren Montage der Elektrodenanordnung 6 an dem Rotationszerstäuber 1. Hierzu wird der Montagering 8 auf den Tubus 5 des Rotationszerstäubers 1 aufgesteckt und dann in der in der Zeichnung dargestellten Position auf dem Rotationszerstäuber 1 fixiert. Der Montagering 8 lässt hierbei den Tubus 5 weitgehend frei. Dies hat zur Folge, dass sich der im Lackierbetrieb auftretenden Overspray auf dem Tubus 5 des Rotationszerstäubers 1 ablagern kann. Der Tubus 5 des Rotationszerstäubers muss deshalb regelmäßig gereinigt werden, um den anhaftenden Overspray zu entfernen. Diese Reinigung des Tubus 5 ist aufwendig. der

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Problem der Verunreinigung des Tubus des

Rotationszerstäubers möglichst einfach zu lösen.

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung dient zur elektrostatischen Außenaufladung von Lack an einem Rotationszerstäuber, der ein Zerstäubergehäuse mit einem stirnseitigen Tubus aufweist, der sich vorzugsweise koaxial zur Rotationsachse des Rotationszerstäubers zu einem Glockenteller hin erstreckt.

In Übereinstimmung mit dem Stand der Technik weist auch die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung einen Montagering auf, der dazu dient, die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung an dem Rotationszerstäuber zu montieren. Hierzu wird der Montagering der Elektrodenanordnung auf das Zerstäubergehäuse des Rotationszerstäubers aufgesetzt und zwar vorzugsweise auf den Tubus des Rotationszerstäubers.

Auch bei der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung ist mindestens eine Aufladungselektrode angeordnet, die zur elektrostatischen Außenaufladung des von dem Rotationszerstäuber abgesprühten Lacks dient, wobei die mindestens eine Aufladungselektrode vorzugsweise von der Elektrodenanordnung absteht, beispielsweise von dem Montagering. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind hierbei mehrere fingerförmige Aufladungselektroden vorgesehen, die über den Umfang des Montagerings vorzugsweise äquidistant verteilt angeordnet sind. So können beispielsweise drei, vier, sechs oder acht Aufladungselektroden über den Umfang verteilt angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung zeichnet sich nun durch eine Tubusabschirmung aus, die stirnseitig von dem Montagering absteht und sich im montierten Zustand entlang der Rotationsachse des Rotationszerstäubers bis zu dem Tubus des Rotationszerstäubers erstreckt, um zumindest einen Teil des Tubus des Rotationszerstäubers an seiner Außenseite gegenüber Overspay abzuschirmen. Die Tubusabschirmung schützt also den abgedeckten Teil des Tubus vor einer Verunreinigung durch den im Betrieb auftretenden Overspay, so dass der abgedeckte Teil des Tubus nicht gereinigt werden muss. Vielmehr reicht es aus, die durch Overspay verschmutzte Elektrodenanordnung durch eine saubere Elektrodenanordnung auszutauschen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Tubus des Rotationszerstäubers einen distalen Reinigungsbereich auf, der bei einem automatisierten Reinigungsprozess mit einem Reinigungsgerät innerhalb des Reinigungsgeräts liegt und deshalb von dem Reinigungsgerät gereinigt werden kann. Darüber hinaus weist der Tubus des Rotationszerstäubers in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen proximalen Restbereich auf, der an den distalen Reinigungsbereich angrenzt, wobei der proximale Restbereich bei einem Reinigungsprozess mit dem Reinigungsgerät außerhalb des Reinigungsgeräts liegt und deshalb von dem Reinigungsgerät nicht gereinigt werden kann. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel deckt die Tubusabschirmung den proximalen Restbereich des Tubus mindestens teilweise und vorzugsweise vollständig ab. Eine vollständige Abdeckung des proximalen Restbereichs des Tubus ist hierbei vorteilhaft, weil der proximale Restbereich in dem Reinigungsgerät nicht gereinigt werden kann und deshalb von der Tubusabschirmung vor einer Verschmutzung durch Overspay geschützt werden sollte.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Tubusabschirmung an ihrem distalen Ende eine Dichtung auf, um einen Ringspalt zwischen der Tubusabschirmung und dem Tubus des Rotationszerstäubers abzudichten. Dies ist vorteilhaft, um zu verhindern, dass im Betrieb Overspray in den Ringspalt zwischen der Tubusabschirmung und dem Tubus des Rotationszerstäubers eindringen kann, da dies zu einer Verunreinigung des Tubus in diesem Bereich führen würde.

Diese Abdichtung zwischen der Tubusabschirmung und dem Tubus des Rotationszerstäubers erfolgt vorzugsweise durch einen Dichtring, der an seinem distalen Ende eine Dichtlippe aufweisen kann, die außen auf dem Tubus aufliegt. Der Dichtring kann beispielsweise in eine ringförmig umlaufende Nut in der Stirnfläche der Tubusabschirmung eingesetzt sein.

Die Tubusabschirmung besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE).

In einer Variante der Erfindung ist die Tubusabschirmung einstückig an dem Montagering der Elektrodenanordnung angeformt und besteht somit aus demselben Material wie der Montagering der Elektrodenanordnung. In einer anderen Erfindungsvariante ist die Tubusabschirmung dagegen ein eigenständiges Bauteil, das an dem Montagering der Elektrodenanordnung befestigt ist und optional aus einem anderen Material besteht als der Montagering. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Tubusabschirmung eine Innenkontur auf, die im Wesentlichen komplementär geformt ist zu der Außenkontur des Tubus des Rotationszerstäubers, so dass sich die Tubusabschirmung im montierten Zustand an den Tubus anschmiegt oder mit der Außenkontur des Tubus des Rotationszerstäubers einen ringförmig umlaufenden Ringspalt einschließt. Bei einer konischen Außenkontur des Tubus des Rotationszerstäubers ist die Innenkontur der Tubusabschirmung also vorzugsweise ebenfalls konusförmig.

Der vorstehend erwähnte ringförmig umlaufende Ringspalt zwischen der äußeren Mantelfläche des Tubus des Rotationszerstäubers einerseits und der Innenfläche Tubusabschirmung andererseits weist vorzugsweise eine Spaltbreite in radialer Richtung auf, die im Wesentlichen konstant ist und zwar über die gesamte axiale Länge der Tubusabschirmung. Dies bedeutet vorzugsweise, dass die in radialer Richtung gemessene Spaltbreite über die axiale Länge der Tubusabschirmung Abweichungen von weniger als ±30 %, ±20 %, ±10% oder ±5 % aufweist.

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass der ringförmig umlaufende Ringspalt zwischen der Außenkontur des Tubus des Rotationszerstäubers einerseits und der umgebenden Tubusabschirmung andererseits mit einem elektrisch isolierenden Medium (z.B. Vaseline) gefüllt sein kann.

Zu der Tubusabschirmung ist allgemein zu erwähnen, dass die Tubusabschirmung vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch geformt ist und in axialer Länge entlang der Rotationsachse des Rotationszerstäubers eine Länge von mindestens 3 cm, 5 cm, 7 cm, 9 cm, 11 cm oder 13 cm aufweisen kann, um möglichst große Teile des Tubus vor einer Verschmutzung durch Overspray zu schützen. Hierbei verjüngt sich die Tubusabschirmung vorzugsweise in distaler Richtung, beispielsweise konisch. Allgemein ist auch zu erwähnen, dass die Tubusabschirmung den Tubus vorzugsweise hülsenförmig umgibt. Zu der Elektrodenanordnung ist allgemein auch zu erwähnen, dass diese vorzugsweise auswechselbar an dem Rotationszerstäuber montiert werden kann.

Im Betrieb bildet sich zwischen den proximal angeordneten und auf Hochspannungspotential liegenden Aufladungselektroden einerseits und dem elektrisch geerdeten Glockenteller andererseits eine elektrische Kriechstrecke entlang der Tubusabschirmung. Diese Kriechstrecke sollte möglichst lang sein, ohne dass die erforderliche Baulänge des Rotationszerstäubers hierzu beliebig verlängert werden kann. Die Außenfläche der Tubusabschirmung weist deshalb vorzugsweise eine Kriechstreckenverlängerung auf, die insbesondere aus einer Welligkeit der Außenfläche oder aus einem Labyrinth bestehen kann, um die elektrische Kriechstrecke zwischen der Aufladungselektrode und dem Glockenteller zu verlängern. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Elektrodenanordnung. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für einen Rotationszerstäuber, der mit einer solchen erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung ausgestattet ist.

Schließlich beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein Reinigungsverfahren zum Reinigen eines solchen Rotationszerstäubers. So sieht das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren zunächst vor, dass der Rotationszerstäuber durch eine Einführöffnung in ein Reinigungsgerät eingeführt wird. Anschließend sieht das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren vor, dass die Einführöffnung durch eine Dichtung abgedichtet wird. Im nächsten Schritt ist dann vorgesehen, dass der Rotationszerstäuber in dem Reinigungsgerät gereinigt wird, beispielsweise durch Besprühen des Rotationszerstäubers mit einer Reinigungsflüssigkeit oder einem Reinigungsgemisch und/oder durch Abbürsten des Rotationszerstäubers in dem Reinigungsgerät.

Die Abdichtung der Einführöffnung des Reinigungsgeräts nach dem Einführen des Rotationszerstäubers kann beispielsweise durch einen Dichtring erfolgen, der außen auf der Tubusabschirmung der Elektrodenanordnung des Rotationszerstäubers oder auf dem Dichtring bzw. der Dichtlippe der Tubusabschirmung anliegt.

In einer Erfindungsvariante liegt dieser Dichtring des Reinigungsgeräts in axialer Richtung deckend über dem Dichtring der Tubusabschirmung. Dies hat zur Folge, dass der Dichtring des Reinigungsgeräts axial von außen auf die Tubusabschirmung drückt und damit die radiale Anpresskraft des Dichtrings der Tubusabschirmung erhöht.

In einer anderen Erfindungsvariante liegt der Dichtring des Reinigungsgeräts dagegen im abgedichteten Zustand axial versetzt zu dem Dichtring der Tubusabschirmung, was ebenfalls möglich ist.

Die vorstehend erwähnte Abdichtung der Einführöffnung des Tubusrings kann beispielsweise mit einer berührenden Dichtung (z.B. Dichtring) oder mit einer berührungslosen Dichtung erfolgen, wie beispielsweise mit einem Blasluftring.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines herkömmlichen Rotationszerstäubers mit einer herkömmlichen Elektrodenanordnung für die elektrostatische Außenaufladung.

Figur 2 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers mit einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung während eines Reinigungsprozesses in einem Reinigungsgerät.

Figur 3A zeigt eine Abwandlung von Figur 2.

Figur 3B zeigt eine vergrößerte Detailansicht aus Figur 3A im Bereich eines Dichtrings des Reinigungsgeräts.

Figur 4 zeigt eine Abwandlung der Figuren 1, 3A und 3B mit einer Kriechstreckenverlängerung.

Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird nun das in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel beschrieben, das weitgehend mit dem eingangs beschriebenen herkömmlichen Rotationszerstäuber 1 übereinstimmt, 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 an den Montagering 8 der Elektrodenanordnung 6 eine Tubusabschirmung 9 angeformt ist, die in distaler Richtung von dem Mon- tagering 8 der Elektrodenanordnung 6 absteht und den Tubus 5 des Rotationszerstäubers 1 abdeckt und dadurch vor einer Verschmutzung durch Overspray schützt.

Hierbei ist zu erwähnen, dass die Innenkontur der Tubusabschirmung 9 an die Außenkontur des Tubus 5 komplementär angepasst ist, so dass die Tubusabschirmung 9 mit dem Tubus 5 einen Ringspalt 10 einschließt, der eine Spaltbreite aufweist, die entlang der Rotationsachse 3 des Glocken- tellers 2 im Wesentlichen konstant ist. Der Ringspalt 10 zwischen der außenliegenden Tubusab- schirmung 9 und dem innen liegenden Tubus 5 ist hierbei mit einem Isoliermedium (z.B. Vaseline) gefüllt.

An ihrem distalen Ende weist die hülsenförmige Tubusabschirmung 9 stirnseitig eine umlaufende Ringnut auf, in die ein Dichtring 11 eingesetzt ist, der mit seiner in distaler Richtung abstehenden Dichtlippe an der Außenfläche des Tubus 5 dichtend aufliegt.

Die Zeichnung zeigt den Rotationszerstäuber 1 in einer Reinigungsposition innerhalb eines Reinigungsgeräts 12. Der Rotationszerstäuber 1 ist hierbei in eine Einführöffnung 13 an der Oberseite des Reinigungsgeräts 12 eingeführt.

Hierbei bildet sich zwischen der Außenkontur der Tubusabschirmung 9 und dem Umfangsrand der Einführöffnung 13 des Reinigungsgeräts 12 ein Ringspalt, der von einem Blasluftring 14 abgedichtet wird.

In dem Reinigungsgerät 12 befinden sich hierbei Reinigungsdüsen 15, die dazu dienen, den Tubus 5 des Rotationszerstäubers 1 in einem distalen Reinigungsbereich 16 zu reinigen, indem der Tubus 5 mit einer Reinigungsflüssigkeit besprüht wird. Der distale Reinigungsbereich 16 liegt hierbei innerhalb des Reinigungsgeräts 12 und kann somit in dem Reinigungsgerät 12 gereinigt werden. An den distalen Reinigungsbereich 16 grenzt ein proximaler Restbereich 17 an, der in dem Reinigungsgerät 12 nicht gereinigt werden kann, da er sich während des Reinigungsprozesses außerhalb des Reinigungsgeräts 12 befindet. Die Unterteilung des Tubus 5 in den Reinigungsbereich 16 und den Restbereich 17 ist wichtig im Hinblick auf die Tubusabschirmung 9. So deckt die Tubusabschirmung 9 den Tubus 5 des Rotationszerstäubers 1 innerhalb des proximalen Restbereichs 17 vollständig ab. Innerhalb des proximalen Restbereichs 17 ist also keine Reinigung des Tubus 5 erforderlich, da der Tubus 5 in diesem Bereich von der Tubusabschirmung 9 abgedeckt ist, so dass er dort nicht durch Overspray verunreinigt werden kann. Der distale Reinigungsbereich 16 muss dagegen von der Tubusabschirmung 9 nicht abgedeckt werden, da er innerhalb des Reinigungsgeräts 12 einfach gereinigt werden kann.

Die Figuren 3A und 3B zeigen eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2, 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 die Abdichtung der Einführöffnung 13 des Reinigungsgeräts 12 nicht durch den Blasluftring 14 gemäß Figur 2 erfolgt, sondern durch einen Dichtring 18, der berührend auf dem Dichtring 11 derTubusabschirmung 9 aufliegt und dadurch die Dichtlippe des Dichtrings 11 radial gegen die Außenfläche des Tubus 5 drückt.

Figur 4 zeigt eine weitere Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 2, 3A und 3B. Hierbei ist zusätzlich eine wellige Kriechstreckenverlängerung 19 schematisch dargestellt, die die elektrische Kriechstrecke zwischen den Aufladungselektroden 7 und dem elektrisch geerdeten Glockenteller 2 entlang der Außenfläche des Tubus 5 verlängert. In der Zeichnung ist die Kriechstreckenverlängerung 19 als Welligkeit dargestellt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Kriechstreckenverlängerung 19 als Labyrinth ausgebildet ist.

Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens.

In einem ersten Schritt S1 führt der Lackierroboter den Rotationszerstäuber 1 durch die Einführöffnung 13 in das Reinigungsgerät 12 ein.

In einem zweiten Schritt S2 wird dann die Einführöffnung 13 des Reinigungsgeräts 12 abgedichtet und zwar wahlweise gemäß Figur 2 durch den Blasluftring 14 oder gemäß den Figuren 3A, 3B durch den Dichtring 18.

Im nächsten Schritt S3 wird der Rotationszerstäuber 1 dann in dem Reinigungsgerät 12 gereinigt, indem er mit Reinigungsmittel oder einem Reinigungsgemisch besprüht wird.

In einem weiteren Schritt S4 wird der Rotationszerstäuber 1 dann in dem Reinigungsgerät 12 getrocknet, beispielsweise durch Anblasen mit Druckluft.

Im letzten Schritt S5 wird der Rotationszerstäuber 1 dann wieder aus dem Reinigungsgerät 12 herausgezogen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung auch eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.

1 Rotationszerstäuber

2 Glockenteller

3 Rotationsachse des Glockentellers

4 Zerstäubergehäuse

5 Tubus des Zerstäubergehäuses

6 Elektrodenanordnung zur elektrostatischen Außenaufladung des abgesprühten Lacks

7 Aufladungselektrode der Elektrodenanordnung

8 Montagering der Elektrodenanordnung

9 Tubusabschirmung der Elektrodenanordnung

10 Ringspalt zwischen der Tubusabschirmung und dem Tubus

11 Dichtring der Tubusabschirmung der Elektrodenanordnung

12 Reinigungsgerät

13 Einführöffnung des Reinigungsgeräts

14 Blasluftring an der Einführöffnung des Reinigungsgeräts

15 Reinigungsdüse zum Reinigen des Rotationszerstäubers

16 Reinigungsbereich des Tubus, der in dem Reinigungsgerät gereinigt werden kann

17 Restbereich des Tubus, der nicht automatisiert gereinigt werden kann

18 Dichtring an der Einführöffnung des Reinigungsgeräts

19 Kriechstreckenverlängerung als Welligkeit