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Regelventil für Farbspritzeinrichtungen
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einrichtung vorgesehen. Diese Einrichtung wird von einem Elektromotor angetrieben und ist dazu einge- richtet, zwischen ihren Kanten und der Oberfläche des Gegenstandes ein starkes elektrostatisches Feld aufzubauen, wozu eine Hochspannungsquelle 14 dient. Wenn Farbe an die Zerstäubungseinrichtung geliefert wird, zerteilt das Feld sie in einen Sprühstrahl von feinen, geladenen Teilchen, die sodann elektrostatisch auf die Gegenstände in noch flüssigem Zustand niedergeschlagen werden.
Das in Fig. 1 dargestellte System arbeitet nach dem Farbumlaufprinzip. Die in einem Farbbehälter
15 befindliche Farbe wird mittels einer Pumpe 16 durch ein Filter 17 gedrückt und gelangt sodann über eine Leitung 18 zu dem Ventil 19. Farbe tritt sodann durch die Leitung 20 und das den Staudruck regelnde
Ventil 21 und die Leitung 22 in den Farbvorratsbehälter 15 zurück. Eine den Druck abfühlende Verbindung
23 steht mit der Leitung 20 an einer vor dem Druckregelventil 21 liegenden Stelle in Verbindung und liefert Druck an eine Druckregeleinheit 24. Diese Druckregeleinheit arbeitet unter der Wirkung von Druck- luft, die von der Leitung 25 geliefert wird, um das Mass der vom Stauventil bestimmten Drosselung zu regeln und stets in den die Farbe umwälzenden Leitungen einen gewünschten Druck aufrecht zu halten.
Wie in Verbindung mit folgenden Figuren ausführlicher beschrieben werden wird, dient das Ventil 19 dazu, um das Fliessen der Farbe durch die Speiseleitung 26 zur Zerstäubungseinrichtung 12 zu beherrschen und zu regeln. Es wird demnach ein System geschaffen, in dem Farbe unter einem vorbestimmten Druck durch das Ventil 19 strömen kann, damit die Farbe an die Zerstäubungseinrichtung mit einer gewünschten
Fliessgeschwindigkeit gefördert wird ; diese Strömung wird von einem von dem Zerstäuber entfernten Ort aus eingeleitet und beendet, indem der Druck der Druckluft in der Leitung 27 verändert wird.
Um verschiedene Farben, wie Farben verschiedener Tönungen, nach Wahl der Zerstäubungseinrichtung 12 zuführenzukönnen, sind zusätzliche Ventile 19'und 19"dargestellt. Zu jedem dieser zusätzlichen Ventile wird Farbe unter Druck durch Umlaufsysteme gefördert und es sind diese Systeme ähnlich dem bereits beschriebenen beschaffen. Farbe fliesst zum Ventil 19'durch die Leitung 18'und durch die Leitung 20' zurück und in ähnlicher Weise erhält das Ventil 19"Farbe, die durch die Leitung 18" zugeführt wird, wogegen die zugehörige Rückleitung 20" ist.
Wenn das Ventil 19'geöffnet wird, was durch Zufuhr von Druckluft durch die Leitung 27'geschieht, liefert es eine andere Farbe durch die Speiseleitung 26'an die Zerstäubungseinrichtung12 und wenn Druckluft durch die Steuerleitung 27" angelegt wird, wird das Ventil
19"abermals eine andere Farbe durch die Speiseleitung 26"an die Zerstäubungseinrichtung liefern. Es ist demnach ersichtlich, dass man die Ventile von einem entfernten Punkt aus steuern kann, um eine aus drei verschiedenen Farben ausgewählte Farbe zu liefern, wobei die gewünschte Farbe durch Fernsteuerung eingestellt werden kann.
Es sind in der Zeichnung nur drei Ventile mit ihren zugehörigen Leitungen und Einrichtungen dargestellt, aber man erkennt, dass dies nur aus Gründen der besseren Übersicht geschehen ist und dass man in der Praxis einer einzigen Zerstäubungseinrichtung ein Dutzend oder mehr Speiseleitungen und Steuerventile zuordnen könnte, um so viele Farben als gewünscht anwenden zu können.
Das Ventil 19 ist im einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Man erkennt ein Gehäuse 30, in dem sowohl ein einstellbares Durchflussregelventil als auch ein fernsteuerbares Ein- und Ausschaltventil untergebracht sind. Mit dem Strömungsdurchlass 31, der sich durch den Unterteil des Gehäuses erstreckt, sind die Rohrleitungen 18 und 20, Fig. l, verbunden, so dass jederzeit in diesem Strömungsdurchlass bei in Tätigkeit stehendem Umlaufsystem unter einem gewünschten Druck stehende Farbe vorhanden ist. Mit 32 ist ein entfernbarer Verschlussstopfen bezeichnet.
Unmittelbar oberhalb dieses Stopfens und am oberen Ende des Durchlasses 31 ist das Ein- und Ausschaltventil 33 angeordnet, das im vorliegenden Falle als ein aus einem geeigneten Superpolyamid bestehender Einsatz ausgeführt ist. Der Ventilteil 33 wird von einem Stössel 35 getragen, der sich gleitbar durch eine Dichtungspackung 36 erstreckt und mit seinem oberen Ende mit einem Arbeitskolben 37 verbundenist, welchletztererin dem zylindrischen Oberteil des Gehäuses 30, mit Bezug auf dessen Wandungen er abgedichtet ist, in lotrechter Richtung beweglich ist. Ein oberhalb der Dichtungspackung 36 in dem Gehäuse untergebrachter Teil 38 dient als Widerlager der Feder 39, die den Kolben 37 normalerweise in seine oberste Lage drückt, die aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Ein an der Oberseite des Ventilgehäuses vorgesehener Anschluss 40 dient der Zufuhr eines unter einem regelbaren Druck stehenden Arbeitsmittels, wozu etwa die in Fig. 1 dargestellte Luftleitung 27 dienen kann, um eine Fernsteuerung des Ein- und Ausschaltventils 33 zu ermöglichen. Unter der Wirkung der Feder 39 verharrt dieses Ventil in seiner Schliessstellung bis Druckluft dem Anschluss 40 zugeführt wird, worauf der Kolben 37 niedergedrückt und das Ventil 33 geöffnet wird und solange offen bleibt, als ein ausreichender Druck wirksam ist. Öffnungen 41, die in den Seitenwänden des Gehäuses unterhalb des Kolbens 37 vorgesehen sind, verhindern den Einschluss von Luft unterhalb des Kolbens und erlauben seine freie Beweglichkeit nach Fernbetätigung der Vorrichtung :
diese Öffnungen stellen auch Austrittsöffnungen für die Farbe vor, die wirksam werden, wenn die Packung 36
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undicht werden sollte. Auf diese Weise werden auch Beschädigungen des Kolbens 37 und seiner Dichtungs- mittel ausgeschlossen.
In dem Ventilgehäuse ist ausserdem ein Regelventil mit einstellbarer Durchflussöffnung vorgesehen, das als hauptsächliche Teile ein vertikal gleitbares Plattenglied 42 und ein damit zusammenwirkendes, im wesentlichen zylindrisches Organ 43 umfasst. Dieses zylindrische Organ wird von einer Feder 44 gegen das plattenförmige Glied 42 gedrückt, wobei diese Feder auf einen Druckteil 45 wirkt, der das bei Be- trachtung der Zeichnung linksseitige Ende des zylindrischen Organs 43 berührt. Um eine Drehung des zylindrischen Organs 43 auszuschliessen, ist es mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden Schlitzen
46 versehen, durch die sich der Stössel 35 des Ventils hindurch erstreckt.
Das bei Betrachtung der Zeichnung rechtsseitige Ende des zylindrischen Organs 43, Fig. 2, besitzt vergleichsweise grosse lichte Weite und ist von einem dünnen, plattenförmigen Teil 43a geschlossen, der, wie aus der Fig. 4 ersichtlich, eine Durchbrechung 43b besitzt. In ähnlicher Weise weist der flache Teil
42 einen dünnen plattenförmigen Teil 42a mit Durchbrechungen 42b auf, die mit der Durchbrechung 43b teilweise fluchtet. Der flache Teil ist in der aus Fig. 2 ersichtlichen Lage vertikal gleitbar und kann von
Hand aus verstellt werden, um das Ausmass des Fluchtens der Öffnungen 42b und 43b verändern zu können, auf welche Weise die Grösse des die Durchflussmenge regelnden Querschnittes verändert wird, wobei ein gänzlicher Verschluss des Durchlasses, wie dies bei einem Nadelventil der Fall wäre, niemals eintritt.
In der besonderen dargestellten Ausführungsform erfolgt die Einstellung des Plattenteiles 42 dadurch, dass der zylindrische untere Ansatzteil 42c in das Innere eines zylindrischen Stellgliedes 46 eingeschraubt wird, das seinerseits in das Gehäuse 30 mit einem Gewinde anderer Steigung als jene des Gewindes des
Ansatzteiles 42c eingeschraubt wird. Diese Anordnung unterschiedlicher Gewinde erlaubt durch Drehen des Teiles 46 sehr kleine Veränderungen jenes Ausmasses, um das die Lage der Öffnungen 42b und 43b von der vollen Deckung abweicht.
Die Form der Öffnungen ist hier quadratisch, könnte jedoch auch anders sein, wogegen die sich zum Durchflussquerschnitt ergänzenden Teile der Öffnungen besonders in den Be- reichen der geringeren Durchflussmengen vorzugsweise sogeformt sein sollten, dass sich ungefähr ein Qua- drat einstellt, wozu die entsprechenden Öffnungsbereiche die dargestellte 900 - (V) - Form besitzen können. In einer zufriedenstellend arbeitenden Ausführungsform dieses Ventils weisen die den Durchfluss regelnden Öffnungen eine Grösse von zirka 40 mm2 auf, obgleich sie unter normalen Fliess- und Druckverhältnissen einen Durchtrittsquerschnitt von beispielsweise nur 13 bis 14 mm2 besitzen können.
Um die Auswirkungen, die Änderungen der Viskosität der Flüssigkeit auf die Strömungsgeschwindigkeit haben können, auf ein Minimum zu senken, sollen die aufeinander gleitbaren, die Öffnungen besitzenden Platten, sehr dünn sein, vorzugsweise in der Grössenordnung von einigen Hunderstel Millimetern. Um beste Ergebnisse zu erzielen, soll keiner der Plattenteile dicker sein als 1, 3 mm und vorzugsweise dünner als 0, 5 mm, wozu zu bemerken ist, dass Platten mit einer Dicke von 0, 08 bis 0, 025 mm sehr zufriedenstellende praktische Ergebnisse gezeigt haben. Um mit diesen dünnen Durchflussplatten eine grösstmögliche Regelung der Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen, sollen die an ihren beiden Seiten bestehenden Durchströmquerschnitte zumindest ein Mehrfaches der maximal verwendbaren Grösse des Durchflussregelquerschnittes betragen.
Wenn sich das Einschalt-Ausschaltventil 33 in der Offenlage befindet, haben alle zur Regelöffnung 42b - 43b führenden Querschnitte eine Grösse, die zumindest das Mehrfache der Querschnittsgrösse dieser Durchflussregelöffnung aufweisen ; auch der Auslasskanal 47, der zu einer Speiseleitung führt, weist eine entsprechend grosse Querschnittsfläche auf und ist an eine Speiseleitung angeschlossen, die einen Innendurchmesser von etwa 3 mm besitzt. Solange die beiden einander gegenüberliegenden Öffnungen 42b und 43b durch die Feder 44 dichtend aneinander gedrückt werden, ist jede Mög- Íichkeit des Auftretens von Leckverlusten um diese Öffnung herum durch Dichtungsringe 48 und 49 ausgeschlossen. In ähnlicher Weise ist der Druckteil 45 mit einer Dichtungspackung 50 versehen.
Um zu verhindern, dass die Farbe in der mit regelbarem Querschnitt ausgeführten Öffnung 42b, 43b oder in deren Umgebung austrocknet, ist es empfehlenswert, das System so anzuordnen, dass die flüssige Farbe das Ventil und die Verteilungsleitung gänzlich ausfüllt, wenn die Farbabgabe des Ventils ganz eingestellt wird.
In der praktischen Ausführung würde beispielsweise die Speiseleitung 26 (in Fig. 1 dargestellt) vorzugsweise kurz sein (etwa 20 - 25 cm) und in einer Ausgabeöffnung enden, die einen Durchmesser von 1. 5 mm oder etwas weniger aufweist, durch die die Farbe der rotierenden Zerstäubungseinrichtung zugeführt werden würde. Dann würde, wenn sich das Ein- und Auslassventil 33 in der Schliessstellung befindet, die flüssige Farbe in allen oberhalb dieses Ventils befindlichen Durchlässen zurückgehalten werden, u. zw. zufolge der Tatsache, dass bei Fehlen von Druck die Farbe keine Veranlassung hätte, durch die enge Abgabeöffnung zu strömen.
Dies verhindert ein Austrocknen der Farbe und ein Verstopfen des Ventils, selbst wenn die
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Farbabgabe durch ein solches Ventil für längere Zeit, etwa für Stunden, eingestellt werden sollte.
Das hier beschriebene System ermöglicht die elektrostatische Mehrfarbenlackierung mittels eines einzigen Zerstäubers. Bisher verwendeten die elektrostatischen Zerstäubungseinrichtungen volumetrische Pumpen, um eine genaue Regelung der Geschwindigkeit der Farbanlieferung zu sichern. Es ist unmöglich, eine Mehrzahl solcher Pumpen, oder selbst nur eine einzige, so nahe der Zerstäubungseinrichtung anzuordnen, um die zwischen der Pumpe und der Zerstäubungseinrichtung beim Abstellen der Pumpe eingeschlossene Farbmenge hinreichend klein zu halten. Wenn aber eine solche Pumpe in einem beträchtlichen Abstand von der Zerstäubungseinrichtung vorgesehen war, so führte dies dazu, dass in dem zur Zerstäu- bungseinrichtung führenden Schlauch eine Farbmenge beträchtlicher Grösse eingeschlossen blieb.
Da sich die ruhende Farbe setzt, besteht bei Beginn des Spritzens eine geringe Übereinstimmung der Farbe der
Lackierung mit dem gewünschten Farbwert und je mehr Farbe sich gesetzt hat, umso sichtbarer wird dies.
Auch erlauben es solche Systeme oft, dass während der Perioden, in denen solche Pumpen nicht betrieben werden, die Farben längs der Leitung zurücksickern, so dass die Leitungen nicht voll gefüllt bleiben und bei Wiederingangsetzung der Pumpe erst wieder gefüllt werden müssen. was eine genaue zeitliche Ab- stimmung des Ein- und Ausschaltvorganges ausschliesst.
Hingegen wird es durch die im vorhergehenden beschriebene Einrichtung zur Regelung der Durchflussmenge mit im Abstand von 20 bis 25 cm von der
Zerstäubungseinrichtung angeordneten Ventilen und mit Speiseleitungen, deren Durchmesser nur etwa
3 mm beträgt, möglich, die zwischen dem Ein- und Ausschaltventil und der Ausgabeöffnung eingeschlos- sene Farbmenge auf eine kleine Menge von etwa 2 cm zu beschränken ; die Speiseleitung wird gefüllt gehalten, so dass die Wiederanwendung der betrachteten besonderen Farbe in zeitlicher Hinsicht genau festgelegt werden kann.
Des weiteren führt die Tatsache, dass jenseits des Ein- und Auslassventils eine so kleine Farbmenge eingeschlossen ist, dazu, dass die Initialfarbmenge sehr klein ist, so dass, selbst wenn sicheinkleiner Teilderselbengesetzthabensollte, die nachfolgende Farbe den anfänglichen Niederschlag schnell bedeckt, was einen endgültigen Überzug von zufriedenstellender Gleichmässigkeit gewährleistet.
Die meisten der bisher bekanntgewordenen Farbspritzanlagen verwendeten zur Regelung der angege- benen Farbmenge Nadelventile. In diesen Anlagen wurde die Farbe unter Druck einer Ringleitung oder aus einem Farbbehälter entnommen, wobei man es für notwendig erachtete, in der Leitung einen Strö- mungsreglervorzusehen. Um ein Verstopfen des engen Nadelventilraumes zu vermeiden, war es nötig, die Ventilöffnung auf den grösstzulässigen Wert einzustellen, was aber anderseits ein Senken des Farbdruckes auf einen niedrigen Wert nötig machte.
In solchen Drucksystemen betrug die in der Ringleitung oder im Farbgefäss vorhandene Pressung gewöhnlich grössenordnungsmässig mindestens 1, 0 - 1, 4 kg/cmz. Hingegen vermeidet ein Ventil mit stets durchgängiger Austrittsöffnung ein Verlegen dieser Öffnung selbst bei kleinen Durchmessern derselben, so dass es möglich ist, höhere Drücke anzuwenden. Dadurch wird nicht nur die Notwendigkeit der Verwendung von Durchflussreglern in den flüssigkeitsführenden Leitungen beseitigt, sondern es ist dies von besonderer Bedeutung in jenen Fällen, in denen die Höhenlage der Farbspritzvorrichtung während der Arbeit erheblichen Änderungen unterliegt.
Bei manchen Anlagen ist die rotierende Zerstäubungseinrichtung auf einer eine auf-und abgehende Bewegung ausführenden Tragvorrichtung angeordnet, die einen Vertikalhub von beispielsweise 1, 5 m aufweist. Bei Anwendung der im vorhergehenden beschriebenenEinrichtung, die ein "offenes" Ventil aufweist, Kann man das System unter einen Druck von 3, 5 oder sogar über 4" kg/cmz setzen, ohne Verstopfungsschwierigkeiten befürchten zu müssen, selbst wenn die Durchlass (iffnung zehr klein ist.
Da sich die in diesen Öffnungen herrschenden Durchströmgeschwindigkeiten im wesentlichen mit der Quadratwurzel aus den Druckschwankungen ändern, bedeuten die 1, 2 kg, um die sich der Druck bei Durchführung der vorhin genannten Höhenverstellung ändert, nur eine Änderung um 2% der zerstäubten Farbe, eine Schwankung, die schon innerhalb der üblichen Auftragstoleranzen bleibt.
Obgleich der dargestellte Durchflusskanal aus Durchbrechungen besteht, die sich in benachbarten Platten einer Dicke von nur wenigen Tausendstel Millimetern befinden, erkennt man, dass es für die Gewährleistung der Empfindlichkeit gegen Viskositätsschwankungen darauf ankommt, eine relativ dünne Wand um die Durchtrittsöffnung herum zu haben. Demgemäss versteht es sich, dass man dieses Ergebnis auch durch Verwendung dickerer Platten erzielen könnte, die in Richtung zu den sich berührenden Flächen hin abgeschrägt sind, dochhaben flache Platten den Vorteil, dass sie ihre Dicke im Falle einer Abnützung, die durch die fliessende Farbe auftreten könnte, nicht verändern.
Während die Paare von einander gegenüberliegenden V-förmigen, 900 Scheitelwinkel besitzenden Ausschnitten sich für jede Einstellung der Durchtrittsöffnung zu einem Quadrat ergänzen, versteht es sich, dass die Ausschnitte nicht gleiche Grösse zu haben brauchen, vorausgesetzt, dass keine der quer zur Fliessrichtung verlaufenden Abmessungen in keinem Zeitpunkt kleiner ist als 0, 075 und vorzugsweise nicht
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einer Beseitigung grosser und vergleichsweise teurer Einheiten, die man bisher in Farbspritzanlagen für notwendig gehalten hat, verbunden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regelventil für Farbspritzeinrichtungen, bei denen die Farbe unter Druck einer Zerstäubungsvorrichtung zugeführt wird, und die mit einer vorzugsweise fernbetätigbaren Vorrichtung zur Freigabe und zur Unterbrechung der Farbzufuhr versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil aus miteinander in Flächenberührung stehenden, vorzugsweise plattenförmigen Körpern besteht, die gegeneinander verschiebbar sind und je eine scharfkantig begrenzte Durchtrittsöffnung aufweisen.