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Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Oberflächenbeschichten mit pulverförmigen Stoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Oberflächenbeschichten mit pulverförmigen Stoffen, insbesondere Farbstoffen, bei dem der einem Vorratsbehälter entnommene und in einem Luftstrom dispergierte Stoff elektrisch geladen und gegen den zu beschichtenden Gegenstand gesprüht und der überschüssige Stoff abgesaugt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die bekannten Verfahren der vorstehend genannten Art weisen zwei wesentliche Nachteile auf.
Zum einen können solche Stoffe nicht verarbeitet werden, bei denen die Partikel dazu neigen, aneinander zu haften und Klumpen zu bilden, da die Klumpen beim Versprühen des Stoffes zu Störungen oder zum Ausfall der Sprühanlage führen. Zum andern ist der Anteil der Stoffmenge, die beim Aufsprühen nicht den zu beschichtenden Gegenstand erreicht und abgesaugt wird, im Verhältnis zur gesamten versprühten Stoffmenge verhältnismässig gross. Da der abgesaugte Stoff wegen der praktisch nicht vermeidbaren Klumpenbildung nicht mehr verwendet werden kann, ist das Verfahren bei verhältnismässig teuren Stoffen, beispielsweise Epoxydharzen, unwirtschaftlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, das frei von diesen Nachteilen ist. Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe ertindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Rückgewinnung für die Wiederverarbeitung sowohl die grösseren als auch die kleineren Partikel des abgesaugten, überschüssigen Stoffes von der Absaugluft getrennt werden und der gesamte rückgewonnene Stoff vor der Wiederverarbeitung entladen und gesiebt wird.
Durch diese Rückgewinnung desjenigen Stoffes, der beim Aufsprühen den zu beschichtenden Gegenstand nicht erreicht hat, ist jeder nennenswerte Stoffverlust beseitigt. Ein weiterer Vorteil der Rückgewinnung besteht darin, dass eine grössere Arbeitsgeschwindigkeit erreicht werden kann, weil die üblicherweise zum Aufsprühen des Stoffes verwendete Pistole nicht ständig möglichst genau auf den zu beschichtenden Gegenstand ausgerichtet sein muss, wie dies bei den bekannten Verfahren ohne Rückgewinnung mit Rücksicht auf einen möglichst geringen Stoffverlust notwendig ist. Dadurch, dass der abgesaugte Stoff entladen, gesiebt und dabei gegebenfalls zerkleinert wird, wird er für die Wiederverwendung so aufbereitet, dass er versprüht werden kann, ohne dass Störungen in der Sprühanlage auftreten.
Zur Vermeidung von Störungen in der Sprühanlage ist es vorteilhaft, die grösseren und kleineren Partikel des von der Absaugluft getrennten, zurückgewonnenen Stoffes vermischt zu halten. Ausserdem ist hiedurch gewährleistet, dass sich auf der Oberfläche der auf den zu beschichtenden Körper aufgetragenen Schicht keine Rauhigkeiten bilden, was bei den bekannten Verfahren unvermeidbar ist. Dieses Ergebnis ist insofern überraschend, als bisher die Auffassung herrschte, eine Wiederverarbeitung
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von zurückgewonnenem Stoff sei nur dann möglich, wenn die feinen Partikel wegen des eventuell mit ihnen vermischten Staubes ausgeschieden werden.
Die grösseren und kleineren Stoffpartikel können dadurch vermischt gehalten werden, dass sie mittels Luft fein verteilt gehalten werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die hiezu erforderliche Luft durch eine poröse Schicht des Bodens des Sammelbehälters in diesen eingeführt.
Bei der Verarbeitung von Stoffen, die zur Klumpenbildung neigen, kann der neue Stoff vor dem
Versprühen dem Zerkleinerungs- und Siebvorgang unterworfen werden. Klumpen oder grössere Partikel, die sich während der Lagerung gebildet haben, werden dadurch beseitigt, so dass sämtliche Ursachen für
Störungen in der Sprühanlage beseitigt sind.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der gesiebte Stoff in den Vorratsbehälter eingeleitet, aus dem der Stoff zum Versprühen entnommen wird. Es entsteht dadurch ein geschlossener
Kreislauf, der ein besonders wirtschaftliches Arbeiten gewährleistet, da in den Kreislauf nur etwa so viel
Stoff eingegeben zu werden braucht, als für den vorgesehenen Beschichtungsvorgang erforderlich ist.
Der Wechsel zu einem andern Stoff ist dann besonders einfach und führt zu keinem nennenswerten
Stoffverlust.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zu schaffen, ist gelöst durch eine Vorrichtung mit einer die geladenen
Stoffpartikel in einem Luftstrom auswerfenden Sprühanlage und einer den überschüssigen Stoff absaugenden Absaugeinrichtung, der eine die Stoffpartikel abscheidende und in einem Behälter sammelnde Trenneinrichtung nachgeschaltet ist, wobei die Trenneinrichtung mit einem die noch in seiner Abluft enthaltenen Stoffpartikel abscheidenden Filter versehen ist, sowie dadurch, dass an den auch die vom Filter ausgeschiedenen Stoffpartikel aufnehmenden Sammelbehälter, dessen mit den Stoffpartikeln in Berührung kommenden Flächen als Entladeelektroden ausgebildet sind, eine den im Sammelbehälter enthaltenen Stoff verarbeitende Zerkleinerungs-und Siebeinrichtung angeschlossen ist.
Zweckmässigerweise ist die Trenneinrichtung als Zyklon ausgebildet und das Filter derart im Abluftweg des Zyklons angeordnet, dass die vom Luftfilter aus der Abluft ausgeschiedenen Partikel in den die vom Zyklon ausgeschiedenen Partikel aufnehmenden Sammelbehälter gelangen. Hiedurch ist sichergestellt, dass nicht nur die grösseren Partikel, die der Zyklon von der Abluft trennt, sondern auch die kleineren Partikel, die erst mittels des Filters aus der Abluft ausgeschieden werden können, in einen gemeinsamen Behälter gelangen und deshalb vermischt bleiben.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Filter in dem Sammelbehälter oder dem darüber angeordneten Zyklon eingebaut. Für den Transport der mittels des Filters ausgeschiedenen Stoffpartikel in den Sammelbehälter sind dann keinerlei Einrichtungen erforderlich, weil die Stoffpartikel infolge der Schwerkraft in den Sammelbehälter fallen. Ausserdem ist die Bauhöhe der Anlage verhältnismässig gering. Das Filter kann aber auch auf der Trenneinrichtung angeordnet sein. Um auch hier eine möglichst geringe Bauhöhe zu erreichen, können zwei parallel geschaltete Filter verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Zerkleinerungs-und Siebeinrichtung eine an sich bekannte Siebmaschine vorgesehen, bei der der Stoff mittels Leisten, die einen Drall aufweisen und auf einer gemeinsamen Drehachse rotieren, gegen ein elastisches Sieb gewirbelt wird, das eine zylindrische Form aufweist und die Leisten umgibt.
Vorteilhafterweise ist der Sammelbehälter über der Einlassöffnung der Zerkleinerungs- und Siebeinrichtung angeordnet. Dadurch entfällt eine Fördereinrichtung zwischen diesen beiden Baugruppen der Vorrichtung. Ferner ist zweckmässigerweise zwischen dem Sammelbehälter und der Zerkleinerungs-und Siebeinrichtung eine steuerbare Dosiereinrichtung vorgesehen, die beispielsweise als Zellenradschleuse ausgebildet sein kann.
Um zu verhindern, dass sich der Stoff in der Auslassöffnung des Sammelbehälters verdichtet und dadurch diese verstopft, kann ein Auslasskanal mit am Umfang verteilt angeordneten Düsen vorgesehen sein, die in vorgegebenen Zeitabständen Pressluftstösse in den Auslasskanal abgeben. Die Blasrichtung der Düsen kann schräg nach oben gerichtet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Sammelbehälter vorgesehen, bei dem zumindest der Boden eine poröse Schicht mit einer Luftzufuhr aufweist. In einem solchen Sammelbehälter kann eine aus Luft und den Stoffpartikeln bestehende Suspension erzeugt werden, die eine gleichmässige Mischung aller Partikel gewährleistet.
Ausserdem ist eine Klumpenbildung oder ein Verstopfen der Auslassöffnung verhindert.
Vorteilhaft ist es, in diesem Sammelbehälter nicht nur den rückgewonnenen Stoff, sondern auch den erstmals zu verarbeitenden Stoff zu geben, damit auch eine gute Mischung des letzteren mit dem
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rückgewonnenen Stoff erzielt wird.
Die poröse Schicht kann zumindest auf ihrer Innenseite mit einer elektrisch leitenden, geerdeten Schicht versehen sein. Dies hat den Vorteil, dass auch der von der porösen Schicht bedeckte Teil des Sammel- oder Vorratsbehälters als Entladeelektrode dienen kann.
Die Spritzkabine, in die vorzugsweise mehrere Ansaugöffnungen der Absaugeinrichtung münden, kann getrennt von dem den Sammelbehälter und die Siebeinrichtung enthaltenden Raum oder auch an diesen angebaut aufgestellt sein.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand verschiedener in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Vorrichtung im einzelnen erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung : Fig. l eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Ansicht von hinten dieser Ausführungsform, Fig. 3 eine Draufsicht der ersten Ausführungsform, Fig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Querschnitt durch den Boden der Ausführungsform gemäss den Fig. 4 und 5 und Fig. 7 eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform.
Auf einem aus einer Montageplattform-l-und Stützen-2-bestehenden Gerüst ruht ein als Ganzes mit --3-- bezeichneter Sammelbehälter, der aus einem den Oberteil bildenden
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--4-- und--5-- im Abstand von der Standfläche der Stützen --2-- befindet. Der Kegelwinkel des Unterteils --5-- beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 1100
Am übergang zum Auslasskanal --6-- sind am Umfang verteilt angeordnete und durch eine
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Pressluftstösse in den Auslasskanal --6-- abgeben.
In den Kessel mündet tangential und mit leichter Neigung nach unten ein Ausblasstutzen - eines auf der Montageplattform --1-- angeordneten Gebläses --12--. Das von einem Elektromotor --13-- angetriebene Gebläse --12-- und der Kessel --4-- bilden zusammen einen Zyklon. Eine Ansaugleitung--14--ist zu einem mit Öffnungen--15--versehenen Absaugkanal - geführt, der sich im Ausführungsbeispiel auf dem Fussboden einer neben dem Gerüst angeordneten Spritzkabine--17--befindet und sich über deren gesamte Breite erstreckt.
Eine zweite Ansaugleitung-18--, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als derjenige der andern Ansaugleitung, ist, wie Fig. 1 zeigt, in den Raum unterhalb der Montageplatte-l-geführt.
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getroffen, dass die durch sie aus der Abluft des Zyklons ausgeschiedenen Stoffpartikel in den Vorratsbehälter --5-- fallen können. Ausserdem ist in der Oberseite eine verschliessbare Einsteigöffnung --10-- vorgesehen, damit der Sammelbehälter --3-- gegebenfalls innen gereinigt werden kann.
Der Auslasskanal-6-ist unter Zwischenschaltung einer an sich bekannten Zellenradschleuse - auf den Einfüllstutzen einer ebenfalls bekannten Siebmaschine --21-- aufgesetzt. Die von einem elektromotor --20-- angetriebene Zellenradschleuse --19-- lässt bei jeder Umdrehung eine bestimmte Menge des sich im Sammelbehälter befindenden Stoffes in die Siebmaschine-21-durchtreten. Die Siebmaschine --21-- weist eine das Material zuführende Speiseschnecke und mit einem Drall versehene, im Abstand von einer rotierenden Welle angeordnete Leisten auf, die den zugeführten Stoff gegen ein elastisches Sieb wirbelt, das die Leisten umgibt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Siebmaschine --21-- mit zwei Auslassstutzen--22 und 23--versehen, aus denen der aufbereitete Stoff bzw. die ausgesiebten Teile austreten.
Der Auslassstutzen--22--für das aufbereitete Material mündet in einen Vorratsbehälter einer
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einzelnen nicht beschriebene Sprühpistole --26-- ist mit einer Zerstäuberdüse und einer Elektrode zur elektrischen Aufladung der aus der Düse austretenden Stoffpartikel versehen.
Die Wirkungsweise dieser zum Verarbeiten beispielsweise von Epoxydharzen verwendbaren Vorrichtung und das mit ihr durchgeführte Verfahren sind folgende :
Mittels der zweiten Ansaugleitung --18-- wird die für den Beschichtungsvorgang erforderliche Stoffmenge in den Sammelbehälter --3-- transportiert. Sodann werden die Siebmaschine--21-
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Durch eine nicht dargestellte Öffnung im Deckel-136-des Kessels-104-oder mittels einer parallel zur Absaugleitung --114-- geschalteten, entsprechend der Fördereinrichtung-18-ausgebildeten pneumatischen Fördereinrichtung kann das zu verarbeitende Pulver in den Vorratsbehälter - 105-- gegeben werden.
Im übrigen ist diese Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung in gleicher Weise ausgebildet wie diejenige gemäss den Fig. 1 bis 3. Die übereinstimmenden Merkmale sind deshalb nicht mehr erläutert.
Das sich im Vorratsbehälter --105-- befindliche Pulver bildet, da über die Zufuhrleitung
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wird, eine feine Verteilung des Pulvers, wodurch eine ausgezeichnete Mischung der Stoffpartikel erzielt wird und ausserdem verhindert wird, dass das Pulver Klumpen bildet, wozu es an sich neigt und was die Gefahr einer Verstopfung des Auslasskanals-106-mit sich bringt.
Wie bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1 bis 3 wird das Pulver dem Vorratsbehälter - 105-- mittels einer Zellenradschleuse --120-- entnommen und über eine Siebmaschine - -121-- der Spritzvorrichtung zugeführt. Die vom Gebläse--112--aus der Spritzkabine - 117-- abgesaugten Stoffpartikel werden in den Kessel --104-- des Zyklons tangential eingeblasen. Im Zyklon werden die grösseren Stoffpartikel in bekannter Weise vom Luftstrom getrennt.
Infolge der Schwerkraft fallen sie dann von selbst in den Vorratsbehälter --105--. Die feinen Partikel werden mittels des Luftfilters-108-von der Luft getrennt und fallen ebenfalls infolge der Schwerkraft nach unten in den Vorratsbehälter --105--. Dort bleiben die rückgewonnenen Stoffpartikel mit den übrigen Stoffpartikeln wegen des erzeugten fein verteilten Luft-Stoffgemisches intensiv vermischt.
Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen
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jeder dieser beiden Rückgewinnungsanlagen ist dieselbe wie diejenige der Ausführungsform gemäss den Fig. 4 bis 6.
Der Vorteil der Ausführungsform gemäss Fig. 7 besteht darin, dass der Wechsel von der Verarbeitung des im einen Vorratsbehälter enthaltenen Stoffes zu dem im andern Vorratsbehälter enthaltenen Stoff äusserst rasch erfolgen kann, weil lediglich die Sprühpistole gewechselt und das Gebläse der einen Trenneinrichtung ausgeschaltet und dasjenige der andern eingeschaltet zu werden braucht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum elektrostatischen Oberflächenbeschichten mit pulverförmigen Stoffen, insbesondere Farbstoffen, bei dem der einem Vorratsbehälter entnommene und in einem Luftstrom dispergierte Stoff elektrisch geladen und gegen den zu beschichtenden Gegenstand gesprüht und der
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die Wiederverarbeitung sowohl die grösseren als auch die kleineren Partikel des überschüssigen Stoffes abgesaugt und von der Absaugluft getrennt werden und der gesamte rückgewonnene Stoff vor der Wiederverarbeitung entladen und gesiebt wird.
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