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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Trenneinheit für eine Fluid-Förderleitung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Das
Problem der elektrischen Isolierung einer auf Hochspannung liegenden
Spritzpistole einer elektrostatischen Lackieranlage von den übrigen Anlagenteilen
ist schon in der
DE
102 33 006 A1 angesprochen. Dort wird in Zusammenhang mit
einem molchbaren Farbversorgungssystem vorgeschlagen, Molche durch
Treibluft jeweils so zu bewegen, dass ein Leitungsabschnitt vorgegebener
Länge der
aus elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial hergestellten Förderleitungen
jeweils mit Luft gefüllt
ist, also von Lack frei ist.
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Um
sicherzustellen, dass die jeweils gewünschte elektrische Isolierung
zwischen Hochspannungsteil und auf Massepotential liegendem Teil
der Anlage gewährleistet
ist, muss die Stellung verschiedener Molche unter Verwendung von
Detektoren überwacht
werden, wobei immer zwischen Molchen, die das vordere Ende eines
Lackpakets begrenzen, und Molchen, die das hintere Ende eines Lackpakets begrenzen,
unterschieden werden muss.
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Ähnliche
Probleme stellen sich beim Fördern leitender
Lösungsmittel
in Leitungen von elektrostatischen Lackieranlagen und auch in Verbindung
mit anderen auf Hochspannung zu legenden Verbrauchern, z.B. elektrostatischen
Spritzglocken oder ähnlichen
elektrostatischen Spritzeinrichtungen.
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Auch
tritt das Problem der gegenseitigen elektrischen Trennung von Abschnitten
einer Förderleitung
nicht nur bei flüssigen
Medien sondern auch bei gasförmigen
und fließfähigen puderförmigen Medien
auf. Diese Medien werden in der vorliegenden Beschreibung und den
Ansprüchen
gemeinsam unter Fluids verstanden.
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Bei
diesem bekannten Vorgehen steht der von Flüssigkeit befreite Leitungsabschnitt
unter Luft mit zum Bewegen der Molche gerade ausreichendem geringem Überdruck.
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Es
wurde nun herausgefunden, dass auch atmosphärische Luft noch eine nennenswerte
elektrische Leitfähigkeit
aufweist, die im einzelnen auch von der Luftfeuchtigkeit abhängt. Um
die gewünschte elektrische
Isolierung bei hohen Spannungen zu gewährleisten, muss der flüssigkeitsfreie
luftgefüllte Leitungsabschnitt
verhältnismäßig lang
sein.
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Die
fluidische Trennung von Leitungsabschnitten ist grundsätzlich auch
unabhängig
von elektrischen Eigenschaften bedeutsam. So ist aus der
DE 295 06 422 U1 ein
Ventil für
eine Fluidleitung bekannt geworden, mit dessen Hilfe auf einfache Weise
eine Drosselung oder Unterbrechung des Fluidstroms durch die Leitung
möglich
gemacht wird. Hierzu ist das Ventil mit einem elastischen Balg ausgestattet,
welcher an eine steuerbare Druckquelle angeschlossen ist und je
nach Druckbeaufschlagung sich mehr oder weniger ausdehnt, dabei
die Fluidleitung mehr oder weniger einschnürend. Über die elektrischen Eigenschaften
des Ventils sagt die
DE
295 06 422 U1 nichts aus.
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Durch
die vorliegende Erfindung soll daher eine elektrische Trenneinheit
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 so weitergebildet werden, dass sie auch bei kürzerer Abmessung
in Fließrichtung
des Mediums eine gute elektrische Isolierung gewährleistet.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine elektrische Trenneinheit mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Trenneinheit
ist der von Flüssigkeit
freie Leitungsabschnitt als Trennrohr (Fluid förderndes Element) ausgebildet,
welches aus isolierendem Material hergestellt ist und starr oder
flexibel sein kann. Das Innere des Trennrohres kann entweder auf
einen deutlich über
dem atmosphärischen
Druck liegenden Druck gebracht werden oder auf einen deutlich unter
dem atmosphärischen Druck
liegenden Druck evakuiert werden.
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Damit
wird erreicht, daß der
elektrische Widerstand der nach Verdrängen der Flüssigkeit in der Trenneinheit
verbleibenden Gassäule
erhöht
wird, denn der spezifische Widerstand von Luft wächst ausgehend von einem Minimum,
welches bei etwas weniger als 100 Pa liegt, sowohl zu niedereren
Drucken als auch zu höheren
Drucken hin an.
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So
ist die Durchschlagsfestigkeit von Luft bei 10-2 Pa
etwa 100 Mal so groß wie
bei 100 Pa, ebenso bei 106 Pa.
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Derartige
Betriebszustände
der Trenneinheit mit hoher Durchschlagfestigkeit, die, wie gesagt, durch
Beaufschlagung mit deutlich überatmosphärischem
Druck liegendem Gas bzw. Herabsetzen des Druckes auf einen deutlich
unteratmosphärischen Druck
liegenden Druck realisiert werden, werden in der vorliegenden Beschreibung
und den Ansprüchen als
Isolierstellung, Isolierzustand oder Trennstellung bzw. Trennzustand
angesprochen.
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Im
Gegensatz hierzu steht ein entlüfteter
Zustand, bei dem sich im Trennrohr keine Flüssigkeit befindet, das Innere
des Trennrohres jedoch mit unter im wesentlichen atmosphärischem
Gas gefüllt
ist.
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In
einem Förder-
oder Arbeitszustand ist die Trenneinheit mit zu förderndem
Fluid gefüllt.
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In
der vorliegenden Beschreibung wird ferner unter Arbeitszustand oder
Förderzustand
ein Zustand der Trenneinheit verstanden, in welchem das Trennrohr
mit dem zu fördernden
Fluid gefüllt
ist.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, daß man
bei gegebener Anfor derung an die Durchschlagsfestigkeit der Trenneinheit
deren Dimension in Förderrichtung der
Leitung deutlich vermindern kann. Dies ist für viele Anwendungen von großem Vorteil,
insbesondere dann, wenn ein beweglicher auf Hochspannung zu legender
Verbraucher über
eine Mehrzahl von Leitungen mit gebäudefesten Versorgungsleitungen
verbunden ist, so daß beim
beweglichen Verbraucher eine Vielzahl von Trenneinheiten für die verschiedenen
Versorgungsleitungen benötigt
wird.
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Die
erfindungsgemäße Trenneinheit
ist in ihrem mechanischen Teil verhältnismäßig einfach zu realisieren.
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Normalerweise
wird ein unter Druck Setzen des Trennrohres unter Verwendung von
Druckluft erfolgen, da dieses Trennfluid preisgünstig bereitzustellen ist und
(nach Gebrauch nach Entfernen von organischen Bestandteilen, z.B.
durch Verbrennen) einfach entsorgt werden kann.
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Wo
man eine besonders hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit benötigt, kann
man statt dessen auch ein besonders durchschlagfestes anderes Trenngas
wie SF6 verwenden.
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Schließlich kann
man die erfindungsgemäße Trenneinheit
auch in Verbindung mit Trennflüssigkeiten
verwenden, die eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweisen.
In Frage kommen z.B. Transformatoröle. Bevorzugt werden jedoch
Gase, da diese beim Wiederöffnen
der Trenneinheit keine Rückstände hinterlassen,
die die Qualität
des geförderten
Fluids (z. B. Lack) nachteilig beeinflussen könnten.
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Vorteilhafte
Weiterbildung in der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Bei
einer Trenneinheit gemäß Anspruch
1 erfolgt eine Drucksperre zur Umgebungsatmosphäre durch drucksperrende Leitungsabschnitte
der Förderleitung,
in welche die Trenneinheit eingefügt ist. Leitungsabschnitte,
die selbst drucksperrend sind, sind z.B. solche, die Zahnradpumpen
enthalten oder solche, die zur Steuerung der Fluidabgabe ein Steuerventil
enthalten. Etwaige Trennfluid-Leckverluste können durch Nachführen von
Trennnfluid ausgeglichen werden, so daß die Fluid-freie Isolierstrecke
in ihrer Größe unverändert bleibt.
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Eine
Trenneinheit gemäß Anspruch
2 kann an ihrem mit Trennventil versehenen Ende auch an einen Leitungsabschnitt
abgeschlossen werden, der nicht selbst gegen die Umgebung drucksperrend
ist.
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Eine
Trenneinheit gemäß Anspruch
3 kann an ihren beiden Enden auch an einen Leitungsabschnitt abgeschlossen
werden, der nicht selbst gegen die Umgebung drucksperrend ist.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
4 ist im Hinblick auf ein rückstandsfreies
Wiederbereitstellen der Trenneinheit für das Fördern des Fluids von Vorteil.
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Das
gemäß Anspruch
5 verwendete Trennfluid ist mit gängigen technischen Verfahren
preiswert und in guter Reinheit verfügbar und leicht entsorgbar.
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Die
Ansprüche
6 und 7 geben bevorzugte Druckwerte für das zum Isolieren dienende
Trenngas unter Isolierbedingungen an.
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Bei
einem Trennventil gemäß Anspruch
8 ist in einem Gehäuse
ein Fluidkanal ausgebildet, der wahlweise zur Förderung des Fluids freigebbar
ist oder durch einen Verdrängungskörper verschließbar ist. Über die
Abmessung des Verdrängungskörpers läßt sich
die Abmessung und damit die Güte
der elektrischen Isolierstrecke sicher vorgeben. Daß der Verdrängungskörper jeweils
in der richtigen Stellung steht, ist bei dem mechanisch einfachen
Aufbau des Trennventils gewährleistet.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
9 ist deshalb vorteilhaft, weil man das Verstellen des Verdrängungskörpers zwischen
der Förderstellung
und der Trennstellung ohne gleitende Relativbewegung erhält. Das
Trennventil zeichnet sich daher dadurch aus, daß es auch bei Vorliegen von Fertigungstoleranzen
und Verunreinigungen zuverlässig
und im wesentlichen reibungsfrei arbeitet.
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Bei
rotationssymmetrischer Ausbildung des Verdrängungskörpers gemäß Anspruch 10 gelingt es, den
Fluidkanal des Gehäuses
vollständig
zu verschließen.
Der Fluidkanal hat auch eine strömungsgünstige Form
und läßt sich
besonders leicht reinigen. Gleiches gilt für den Verdrängungskörper.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
11 ist im Hinblick auf eine sichere und dichte Montage des Verdrängungskörpers am
Gehäuse
von Vorteil.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 ist gewährleistet,
daß der
mit Druck beaufschlagbare Verdrängungskörper auch
im drucklosen Zustand eine präzise
Wandfläche
des Fluidkanals vorgibt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn
das Trennventil Teil eines molchbaren Fördersystems ist, da die Molche
dann auch die Innenfläche des
Verdrängungskörpers reinigen.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 13 erhält man einen
glatt durchgehenden Durchgangskanal des Trennventils, was im Hinblick auf
Molchbarkeit und Reinigung von Vorteil ist.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
14 ist dabei im Hinblick auf möglichst
gute Stoßfreiheit
in den Anschlußbereichen
des Trennventils von Vorteil.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 15 wird erreicht,
daß sich
der Verdrängungskörper bei
Druckbeaufschlagung in vorgegebener Weise flachlegt.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 wird erreicht,
daß der
Verdrängungskörper das
im Fluidkanal befindliche Fluid sukzessive zu einer der Anschlußöffnungen
des Gehäuses
verdrängt.
Damit werden Fluideinschlüsse
zwischen den Lagen des zusammengedrückten platten Verdrängungskörpers vermieden.
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Auch
mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 17 ist eine einfache
und sichere Trennstellung ohne Gleitbewegung von Teilen realisierbar.
Dabei werden Wandabschnitte des Verdrängungskörpers mit nur geringer elastischer
Aufweitung zwischen Sperrstellung und Förderstellung verlagert.
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Auch
mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 18 erzielt man eine
definierte fluidfreie Strecke in der Förderverbindung im Inneren des
Gehäuses
des Trennventils unter Verwendung mechanischer Mittel, die einfach
zu betätigen
und einfach zu überwachen
sind.
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Dabei
ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 19 im Hinblick auf
günstige
Strömungsverhältnisse
von Vorteil.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
20 hat den Vorteil, daß man
den Übergang zwischen
Förderstellung
und Sperrstellung, also den beiden Arbeitsstellungen des Trennventils
bewerkstelligen kann, ohne daß hierzu
Fluid in die das Trennventil enhaltende Leitung abgegeben werden müßte. Das
Verdrängen
der in dem Trennventil stehenden Fluidmenge erfolgt in zur Förderrichtung transversaler
Richtung, so daß das
in der Leitung stehende Fluidvolumen unverändert bleibt.
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Gemäß Anspruch
21 und 22 kann man auf sehr einfache Weise prüfen, ob die Ist-Isolierung, welche
die Trenneinheit wirklich bietet, mit den gewünschten Anforderungen übereinstimmt.
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Gemäß Anspruch
23 kann man auf einfache Weise zwangsweise sicherstellen, daß ein Anlegen von
Hochspannung an einen an die Förderleitung
angeschlossenen Verbraucher nur dann erfolgen kann, wenn die Trenneinheit
die erforderliche elektrische Isolierung bewerkstelligt.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
24 ermöglicht
es, einen an die Förderleitung angeschlossenen
Fluid-Verbraucher auch in den Zeiten mit Fluid zu versorgen, in
denen die Trenneinheit ihre Trennstellung einnehmen muß, damit
die Last, z.B. eine elektrostatische Spritzpistole mit Hochspannung
verbunden werden kann.
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Eine
Trenneinheit, wie sie im Anspruch 25 angegeben ist, kann Teil eines
molchbaren Leitungssystems sein, da die Trenneinheit durchgehend
(in den endständigen
Trennventilen und im Trennrohr) den gleichen Durch messer aufweist,
der gleich dem Innendurchmesser der molchbaren Förderleitung gewählt wird.
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Die
im Anspruch 26 angegebenen Materialien für das Trenn rohr zeichnen sich
durch gute Isoliereigenschaften und gute mechanische Eigenschaften
(niedere Reibung für
Molche, gute Abriebfestigkeit auch unter abrasiven Bedingungen)
aus.
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Die
Weiterbildung gemäß Anspruch
27 ist im Hinblick auf lange Standzeiten von Vorteil.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
28 gestattet es, den Druckaufbau bzw. das Evakuieren des Trennrohres
zu überwachen.
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Bei
einer Trenneinheit gemäß Anspruch
29 wird der Druckaufbau bzw. das Evakuieren des Trennrohres automatisch
beendet, wenn die Trenneinheit den gewünschten hohen elektrischen
Widerstand erreicht hat.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 30 wird erreicht,
daß der
Druck im Inneren der Trenneinheit dann, wenn aufgrund von Störbedingungen
ein Kurzschlußweg
in der Trenneinheit besteht, nicht über einen maximal zulässigen Wert erhöht wird
bzw. unzulässig
stark abgesenkt wird.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung näher
erläutert.
In dieser zeigen:
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1:
Eine schematische Darstellung eines Arbeitsplatzes zum elektrostatischen
Spritzlackieren mit einer in einer Lack-Förderleitung angeordneten Spannungs-Trenneinheit,
die nur schematisch wiedergegeben ist;
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2:
Einen axialen Schnitt durch ein Trennventil der Trenneinheit nach 1 in
vergrößertem Maßstab;
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3:
Einen transversalen Schnitt durch eine abgewandelte Verdrängungshülse für ein Trennventil
nach 2;
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4:
Einen axialen Schnitt durch eine nochmals abgewandelte Verdrängungshülse für ein Trennventil
nach 2;
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5:
Einen transversalen Schnitt durch ein nochmals abgewandeltes Trennventil
gezeigt in der Schließstellung;
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6:
Einen ähnlichen
Schnitt wie 5, in welcher jedoch das Trennventil
in einer Förderstellung
wiedergegeben ist;
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7:
Einen axialen Schnitt durch ein weiter abgewandeltes Trennventil;
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8:
Einen axialen Schnitt durch ein weiter abgewandeltes Trennventil;
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9:
Eine schematische Darstellung einer elektrostatischen Mehrfarb-Spritzanlage,
bei welcher Trenneinheiten eingesetzt werden, wie sie in den 1 bis 8 gezeigt
sind;
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10:
Einen axialen Schnitt durch eine Molchstation der in 9 gezeigten
Spritzanlage in vergrößertem Maßstab; und
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11:
Eine schematische Darstellung der mechanischen Teile einer abgewandelten
Trenneinheit.
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In 1 ist
mit 10 eine Spritzpistole bezeichnet, welche über eine
Leitung 12 mit dem Ausgang einer Lackpumpe 14 verbunden
ist. Letztere saugt aus einem Vorratsbehälter 16, der ein Lackvolumen 18 vorgegebener
Farbe enthält,
Lack an.
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Zur
Verbesserung eines gleichmäßigen Lackauftrags
auf dem Werkstück
wird nach dem elektrostatischen Spritzverfahren gearbeitet. Hierbei ist
ein bei 20 schematisch angedeutetes Werkstück über eine
Leitung 22 mit Erde verbunden, während die Spritzpistole 10 über eine
Leitung 24 mit dem Ausgang eines Hochspannungsgenerators 26 verbunden
ist.
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Zum
Spritzen von Fahrzeugen verwendete Lacke, insbesondere Metallic-Lacke
haben eine bei Beaufschlagung mit hoher elektrischer Feldstärke durchaus
ins Gewicht fallende elektrische Leitfähigkeit. Dies gilt noch verstärkt für Lacke
auf Wasserbasis.
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Um
die Spritzpistole 10 elektrisch von auf Massepotential
liegenden Anlagenteilen zu isolieren, ist in die Leitung 12 eine
Trenneinheit 28 eingefügt. Diese
sorgt dafür,
daß unter
Betriebsbedingungen das Potential des Hochspannungsgenerators 26 gegen
Erde abgeblockt wird und zwar auch bezüglich des geförderten
Lackes (oder anderer geförderter elektrisch
leitender Flüssigkeiten
oder fließfähiger Pulver).
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Die
Trenneinheit 28 umfasst ein Trennrohr 27, welches
an seinen beiden Enden Trennventile 29-1 bzw. 29-2 trägt.
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Die
Trenneinheit 28 ist über
elektrisch leitende rohrförmige
Anschlußstücke 31-1, 31-2 mit
der Förderleitung 12 verbunden.
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Das
Innere des Trennrohres 27 ist beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel über ein
3/3-Magnetventil 38 wahlweise dicht verschließbar bzw.
mit der Förderseite
eines Druckluft bereitstellenden Kompressors 40 bzw. mit
der Saugseite einer Saugmaschine 41 verbindbar.
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Für Farbversorgungsanlagen,
bei denen es ausreicht, wenn man den Isolierzustand entweder durch
Druckerhöhung
oder durch Druckerniedrigung des Trenngases Luft erhalten kann,
kann man anstelle des 3/3-Magnetventiles 38 ein 3/2-Magnetventil vorsehen
und entweder den Kompressor 40 oder die Saugmaschine 41 weglassen.
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Nachstehend
wird der Aufbau der Trennventile 29-1 und 29-2 näher beschrieben.
Wo es auf eine Unterscheidung dieser Ventile nicht ankommt, wird einfach
von einem Trennventil 29 gesprochen.
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Ein
Trennventil 29 hat jeweils ein Gehäuse 30, in welchem
eine zylindrische Kammer 34 ausgebildet ist.
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Im
Inneren der Kammer 34 ist von deren Wandfläche radial
nach innen versetzt ein gelochter Stützkörper 42 angeordnet,
der sich axial an den Endwänden
der Kammer 34 abstützt.
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Der
Stützkörper 42 dient
dazu, in einer Förderstellung
des Trennventils 29 eine verformbare Verdrängungshülse 44 in
radialer Auswärtsrichtung abzustützen. Dieser Schlauch
ist aus einem elektrisch gut isolierenden elastomeren Material hergestellt
und hat im unbelastenen Zustand eine zylindrische Grundgeometrie.
An die Enden der Verdrängungshülse 44 sind
radiale Montageflansche 46 angeformt. Diese finden in entsprechenden
ringförmigen
Vertiefungen 48 Aufnahme, welche eine Einlaßöffnung 50 bzw.
eine Auslaßöffnung 52 des
Gehäuses 30 umgeben
und in den Stirnflächen
des Gehäuses 30 vorgesehen
sind. Auf den Stirnflächen
des Gehäuses 30 sind
zwei ringförmige
Klemmplatten 54 mittels nur schematisch angedeuteter Schrauben 56 befestigt.
Diese haben mittige Öffnungen 58,
welche eine glatte Fortsetzung der Einlaßöffnung 50 bzw. der Auslaßöffnung 52 darstellen.
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Die
axiale Abmessung der Vertiefungen 48 ist, wie bei Dichtungen üblich, so
bemessen, daß sie etwas
geringer ist als die axiale Abmessung der Montageflansche 46,
so daß letztere
bei aufgeschraubten Klemmplatten 54 etwas komprimiert werden.
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Das
Trennventil 28 hat somit Endflansche, welche durch die
zusammengeschraubten Flansche 32 und Klemmplatten 54 gebildet
werden. Diese Endflansche sind ihrerseits mit Flanschen verbunden,
die bei den der Trenneinheit 28 zugewandten Enden der Anschlußstücke 31-1, 31-2 vorgesehen
sind und dicht mit diesen verbunden sind.
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Wird
der Stutzen 36 mit Druck beaufschlagt, so geht die Verdrängungshülse 44 von
der in 1 und 2 gestrichelt angedeuteten Förderstellung über in eine
durch ausgezogene Linien wiedergegebene Sperrstellung. In dieser
Sperrstellung ist die von Haus aus hülsenförmige Verdrängungshülse zu zwei übereinander
liegenden Lagen zusammengedrückt, ähnlich wie
bei Quetschventilen bekannt. Dieses Zusammenquetschen erfolgt aber über den
größten Teil der axialen
Abmessung der Verdrängunshülse 44. Diese
hat somit in der Sperrstellung einen mittleren Schlauchabschnitt 62,
der aus zwei flächig übereinander
liegenden Lagen besteht, die platt zusammengedrückt sind, sowie einem Übergangsabschnitt 64, der
in axialer Auswärtsrichtung
einen stetigen Übergang
von der zusammengedrückten,
platten Geometrie zu der runden Geometrie schafft, welche bei den Einspannstellen
der Verdrängungshülse 44 durch Festklemmen
der Montageflansche 46 erzwungen wird.
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Bei
dem durch Druckbeaufschlagung des Stutzens 36 erhaltenen
Zusammenfalten der Verdrängungshülse 44 zu
ebener Geometrie wird das entsprechende Volumen in dem Trennventil 29 befindlichen
Lacks in axialer Richtung herausgeschoben.
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Man
hat also im Inneren des Trennventils 29 eine von Lack freie
Isolierstrecke, die mit dazu beitragen kann, daß bei Anlegen von Hochspannung
an die Spritzpistole 10 kein Strom zum mit der Dosierpumpe 14 verbundenen
Teil der Leitung 12 fließt.
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Um
sicherzustellen, daß nach
Druckbeaufschlagung der Kammer 34 elektrisch leitender
Lack wirklich über
eine ausreichende Strecke unterbrochen ist, kann man auf die nachstehend
beschriebene einfache Weise den elektrischen Widerstand des Trennventils 29 messen:
Während das
Gehäuse 30 und
der Verdrängungshülse 44 aus
elektrisch gut isolierenden Materialien gefertigt sind, sind die
Klemmplatten 54 aus elektrisch leitendem Material hergestellt.
Sie stellen somit zugleich Elektroden dar, die für eine Widerstandsmessung des
Trennventils 29 genutzt werden können.
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Hierzu
sind die Klemmplatten 54 über Kabel 66, 68,
die neben elektrischen Leitern noch Schläuche zur Druckbeaufschlagung
bzw. Druckentlastung der Verdrängungshülse 44 enthalten,
mit zwei Eingängen
eines Steuergeräts 70 verbunden,
welches u.a. einen Widerstandsdiskriminator (Kombination aus Widerstandsmesser
und Schwellertschalter) umfasst ist. Dieser kann in üblicher
Weise arbeiten, z.B. den Strom messen, der bei eingeprägter Spannung jeweils
zwischen den beiden Klemmplatten 54 fließt (Widerstands
messung). Liegt dieser Strom unter einem vorgegebenen Schwellwert,
d.h. liegt der Widerstand des Trennventils 29 über einem
vorgegebenen Widerstandswert, so erzeugt der Widerstandsdiskriminator
des Steuergerätes 70 an
seinem Ausgang ein Anzeigesignal für das Vorliegen des Isolierzustandes
des Trennventiles 29 (Schwellwertschalter).
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Einen
weiteren Diskriminatorkreis, der ähnlich arbeitet, wie oben beschrieben,
enthält
das Steuergerät 70 für das zweite
Trennventil.
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Ein
dritter Widerstandsdiskriminatorkreis des Steuergerätes ist
mit den Anschlußstücken 31-1, 31-22 über Leitungen 67, 69 verbunden.
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Das
Steuergerät 70 weiß aus dem
wie oben beschrieben erhaltenen Widerstandswerten ob die beiden
Trennventile 29-1 und 29-2 richtig geschlossen
und von Lack geleert sind. Außerdem
weiß es aus
dem über
die Anschlußstücke 31-1 und 31-2 gemessenen
Gesamtwiderstand der Trenneinheit 28, ob diese insgesamt
so gut isoliert, daß an
die Spritzpistole 10 Hochspannung gelegt werden kann. Ist dies
der Fall, so erzeugt das Steuergerät 70 ein Freigabesignal.
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Normalerweise
wird dann, wenn sich in der Trenneinheit 28 noch Lack oder
eine andere leitfähige
Flüssig keit
befindet, dagegen kein Freigabesignal bereitgestellt werden, da
der Widerstand der Trenneinheit 28 zu hoch ist.
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Um
zur Vorbereitung des Isolierzustandes die Flüssigkeit aus der Trenneinheit 28 zu
entfernen, wird zunächst über eine
Molchstation A ein Molch stromauf der Trenneinheit 28 eingeschleust
und zu einer hinter der Trenneinheit 28 liegenden Molchstation
B geschickt. Dies erfolgt unter Verwendung von Druckluft, die der
Molchstation A über
ein 2/2-Magnetventil 39 zugeführt wird.
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Bei
sehr niederviskosen Flüssigkeiten
kann alternativ die Trenneinheit 28 bei ihrer tiefsten
Stelle mit einer Ablauföffnung
versehen werden, die durch ein normalerweise geschlossenes Magnetventil
verschlossen ist. Durch öffnen
dieses Magnetventiles kann dann die in der Trenneinheit 28 befindliche
Flüssigkeit
unter Schwerkraft ablaufen.
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Wenn
bei der Molch-Reinigung der in der Zeichnung nicht wiedergegebene
Molch die Trenneinheit 28 verlassen hat, was am Ansteigen
des Widerstandes des Trennventiles 29-2 erkannt werden kann,
steuert das Steuergerät 70 die
Trennventile 29 auf Schließstellung an. Nach Erreichen
der Schließstellung
der Trennventile 29 (zeitgesteuert oder erkannt aus einer
weiteren Änderung
des elektrischen Widerstandes) gibt das Steuergerät 70 einen Druckänderungs-Steuerbefehl an eine übergeordnete
Steuerung 74 ab.
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Diese
veranlasst nun, daß das
Magnetventil 38 aus seiner neutralen Schließstellung
in eine erste Arbeitsstellung oder eine zweite Arbeitsstellung verlagert
wird. In der ersten Arbeitsstellung ist das Trennrohr 27 mit
der Saugseite der Saugmaschine 41 verbunden, in der zweiten
Arbeitsstellung mit der Förderseite
des Kompressors 40.
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Sowohl
bei Druckerhöhung
als auch bei Druckerniedrigung nimmt der spezifische Widerstand
der Gasfüllung
des Trennrohres 27 zu, so daß der Gesamtwiderstand der
Trenneinheit 28 ansteigt, dessen Istwert über den über die
Anschlußstücke 31-1, 31-2 fließenden Strom
gemessen wird, wie oben dargelegt.
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Bei
ausreichend hohem Widerstand erzeugt das Steuergerät 70 das
oben angesprochene Freigabesignal.
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Dieses
Freigabesignal wird in einem UND-Glied 72 mit einem Steuersignal
zusammengefaßt,
welches von der Steuerung 74 für die Spritzpistole 10 bereitgestellt
wird, und gelangt auch auf die Steuerung 74, die daraufhin
das Magnetventil 38 wieder in die Schließstellung
steuert.
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Die
Steuerung arbeitet im übrigen,
vereinfacht dargestellt, in Abhängigkeit
von einem Schalter 76, der jeweils geschlossen wird, wenn
die Spritzpistole 10 arbeiten soll, die auf Hochspannung
gelegt werden muß.
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Wird
der Schalter 76 geschlossen, so steuert die Steuerung 74 das
oben angesprochene Bewegen eines Molches von der Molchstation A
zur Molchstation B, wodurch in der Trenneinheit befindliche Flüssigkeit
verdrängt
wird. Gleichzeitig gibt sie ein Steuersignal auf das UND-Glied 72.
Am Ausgang des letzteren wird aber zunächst noch kein Signal erhalten,
da sein zweiter Eingang ein niederpegeliges Signal enthält.
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Dies
deshalb, weil sich zunächst
im Inneren der Trenneinheit 28 noch Luft befindet, die
elektrisch so weit leitend ist, daß sie einen Kurzschluß der Spritzpistole 10 zur
Erde über
die Dosierpumpe 14 herbeiführen würde. Erst dann, wenn der Druck
im Inneren des Trennrohres 27 soweit angestiegen oder abgesenkt
ist, daß die
elektrische Leitfähigkeit
stark erniedrigt wurde, ist dieser elektrische Strompfad unterbrochen
(Isolierzustand). Das Steuergerät 70 stellt dies
fest und stellt nun an seinem Ausgang das Freigabesignal als das
andere Eingangssignal für
das UND-Glied 72 bereit. Dessen Ausgangssignal wird über einen
Vestärker 78 auf
eine Steuerklemme des Hochspannungsgenerators 26 gegeben.
Damit wird die Spritzpistole 10 auf hohes Potential gelegt.
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Beim
Arbeiten mit der Spritzpistole wird dann Lack aus einem Speicherbehälter 80 abgezogen, welcher
an die Leitung 12 angeschlossen ist und bei nicht sperrender
Trenneinheit 28 mit Lack gefüllt wird und aus dem Lack durch
Druckbeaufschlagung des Speicherbehälter-Kopfraumes wieder dosiert
abgezogen werden kann, wenn die Trenneinheit 28 sperrt. Hierzu
kann ein Verdichter 81 (oder eine andere Druckgasquelle)
verwendet werden, dessen Auslaß mit
dem obersten Punkt des Speicherbehälters 80 verbunden
ist.
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Alternativ
könnte
man eine Druckpumpe 82 vorsehen, die aus einem Speicherbehälter 84 ansaugt,
in welchen die Lackpumpe 14 dann fördert, wenn die Trenneinheit 28 in
der Förderstellung
steht. Diese Variante ist in 1 gestrichelt
angedeutet.
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Die
Einspannung der Enden der Verdrängungshülse 44 in
das Gehäuse 30 ist
so vorgenommen, daß die
Verdrängungshülse 44 in
ihrer Ausgangsgeometrie, die bei Druckentlastung der Kammer 34 erhalten
wird, eine glatte Fortsetzung der Innenflächen der Öffnungen 58 der Klemmplatten 54 darstellt.
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Hierzu
haben die Einlaßöffnung 50 und
die Auslaßöffnung 52 einen
Radius, der exakt um die Wandstärke
der unbelasteten Verdrängungshülse 44 größer ist
als der Radius der Öffnungen 58 der Klemmplatten 54.
Die Innenfläche
des Stützkörpers 42 stellt
eine glatte Fortsetzung der Einlaßöffnung 50 bzw. der
Auslaflöffnung 52 dar.
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Wie
aus 2 näher
ersichtlich, sind die axial äußeren und
radial innen liegenden Kanten der Einlaßöffnung 50 und der
Auslaßöffnung 52 abgerundet,
wie bei 88 dargestellt. Die Klemmplatten 54 haben
an ihrem axial innen liegenden inneren Rand keilförmige Formrippen 90,
die auf ihrer axial nach innen weisenden Seite eine Kontur haben,
die unter dem Abstand der Wandstärke
der Verdrängungshülse 44 parallel
zur Abrundung 88 verläuft.
Auf diese Weise erhält
man eine praktisch stoßfreie
durchgehende Innenfläche
des Trennventils 29, wenn die Verdrängungshülse 44 nicht mit Druck
beaufschlagt ist. Dies ermöglicht
es, ein Trennventil, wie es oben beschrieben wurde, auch in molchbaren
Systemen zu verwenden.
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Bei
der abgewandelten in 3 gezeigten Verdrängungshülse 44 sind
in die Außenflächen zwei einander
diametral gegenüberliegende
achsparallele Nuten 92 eingearbeitet. Man erhält so zwei
achsparallele Schwächungen,
die die Kanten der bei Druckbeaufschlagung zusammengefalteten Verdrängungshülse 44 vorgeben.
Aufgrund der Nuten 92 erhält man somit ein definiertes
Zusammenfalten der Verdrängungshülse 44 in
einer vorgegebenen Ebene.
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Bei
der weiter abgewandelten Verdrängungshülse 44,
die in 4 wiedergegeben ist, nimmt die Wandstärke des
hülsenförmigen Schlauchabschnitts
in der Zeichnung von unten nach oben zu. Dies bedeutet, bei Verwendung
gemäß 1 eine
Wandzunahme vom Einlaß zum
Auslaß des
Trennventils 29-2 hin.
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Auf
diese Weise ist gewährleistet,
daß die Verdrängungshülse 44 bei
anwachsendem Druck in der Kammer 34 vom Einlaß zum Auslaß des Trennventils 29-2 hin
zunehmend zusammengequetscht wird. Dieses progressive Zusammenquetschen
der Verdrängunshülse 44 gewährleistet,
daß die
im Inneren der Verdrängungshülse befindliche
Lackmenge in der durch das Dickenprofil der Wand der Hülse vorgegebenen
Richtung zwangsweise aus dem Inneren der Verdrängungshülse 44 herausgedrückt wird,
sich in der Verdrängungshülse keine
Lackeinschließungen
bilden können.
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Beim
Trennventil 29-1 ist die Verdrängungshülse 44 gerade umgekehrt
eingebaut, so daß aus dem
Inneren der Kammer 34 gequetschte Restflüssigkeit
ebenfalls aus dem Trennventil 29 herausgedrückt wird,
jedoch in Richtung auf den Einlaß der Trenneinheit 28.
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Bei
dem abgewandelten Ausführungsbeispiel
nach den 5 und 6 sind Teile
des Trennventils 29, die in funktionsäquivalenter Form schon obenstehend
unter Bezugnahme auf die 2 erläutert wurden, wieder mit den
selben Bezugszeichen versehen.
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Die
Verdrängungshülse 44 ist
nun an ihren Enden durch Stirnwände 94 fest
verschlossen. Das Innere der Verdrängungshülse 44 ist wieder
steuerbar mit Druckluft beaufschlagbar. Die Verdrängungshülse 44 hat
nun aber keine Montageflansche 46, ist vielmehr mit einem
Teil ihrer Umfangsfläche,
welche dem Stutzen 36 benachbart ist, mit der Wand der Kammer 34 fest
verbunden, z.B. verklebt.
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In
einer Förderstellung
des Trennventils 29, die bei Druckentlastung des Stutzens 36 dadurch
erhalten wird, daß der
Druck des anstehenden Lacks die Verdrängungs hülse 44 zusammenfaltet,
liegen die beiden Umfangshälften
der Verdrängungshülse 44 übereinander,
wie in 6 dargestellt. Falls gewünscht, kann man das Umstellen
der Verdrängungshülse 44 von
der Sperrstellung in die Förderstellung
dadurch bewerkstelligen oder unterstützen, daß man den Stutzen 36 mit
Unterdruck beaufschlagt.
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Bei
dem Trennventil nach den 5 und 6 kann man
in Abwandlung die Kammer 34 mit zwei unterschiedlichen
Hälften
ausbilden: Die eine Kammerhälfte
hat eine radiale Abmessung, die um die doppelte Wandstärke der
Verdrängungshülse 44 größer ist
als der Radius der anderen Kammerhälfte. Auf diese Weise erhält man in
der Förderstellung
des Trennventils 29 wieder eine im wesentlichen durchgehende
zylindrische Innenfläche
des Trennventils, so daß sich
diese auch für
molchbare Systeme gut eignet.
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Bei
Druckbeaufschlagung des Stutzens 36 wird dagegen die an
ihren Enden geschlossene Verdrängungshülse 44 aufgeblasen
und verschließt
den Durchgang durch die Kammer 34.
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Um
das zu Beginn des Schließvorgangs
im Trennventil 29 stehende Medium (beim hier betrachteten
Ausführungsbeispiel
Lack oder Reinigungsflüssigkeit)
gezielt in einer Richtung aus der Kammer 34 zu verdrängen, kann
man die Verdrängungshülse 44 in
weiterer Ausbildung der Erfindung etwas kegelig ausbilden, so daß der größeren Durchmesser
aufweisende Abschnitt der Verdrängunshülse bei
kleineren Drucken schon in Anlage an die Kammerwand kommt als die
kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnitte der Verdrängungshülse 44.
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Bei
dem in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbei spiel
braucht die Verdrängungshülse 44 nur
weniger elastisch verformt zu werden. Sie wird im wesentlichen auf
sich umgelegt.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
erfolgte die Verformung der Verdrängungshülse 44 durch Beaufschlagung
mit Druckluft. In Abwandlung kann auch eine Druckbeaufschlagung
unter Verwendung einer ausreichend isolierenden Flüssigkeit,
insbesondere eines isolierenden Öles
wie Trafoöl
erfolgen.
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Die
in 7 gezeigte Trennventil 29 hat wieder
ein aus elektrisch gut isolierendem Material hergestelltes Gehäuse 30,
welches von zwei Endplatten 54 gehalten ist, die aus Metall
gefertigt sind und auch zum Herstellen der Anschlüsse an die
Anschlußstücke 31-1, 31-2 dienen.
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Im
Inneren des Gehäuses 30 ist
ein Kanal 96 ausgebildet, in welchem ein aus elektrisch
gut isolierendem Material gefertigter Verdrängungsstab 98 dicht
verschiebbar ist. Zum Bewegen des Verdrängungsstabs 98 zwischen
einer in der Zeichnung durch gestrichelte Linien wiedergegebenen
Sperrstellung und einer in der Zeichnung durch ausgezogene Linien
wiedergegebenen Förderstellung
dient ein Antrieb 100, der durch einen Linearmotor wie
einen doppeltwirkenden Zylinder gebildet sein kann.
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Die
Einlaßöffnung 50 des
Trennventils 29 ist über
einen S-förmigen
Kanal 102 mit dem Kanal 96 verbunden. Die Auslaßöffnung 52 ist über einen
gegensinnig S-förmigen
Kanal 104 mit dem Kanal 96 verbunden, damit beide
Anschlüsse
der Trenneinheit 28 koaxial sind. Wo dies keine Rolle spielt,
kann die Auslaßöffnung 52 auch
direkt mit dem Kanal 96 in Verbindung stehen.
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Das
in 7 gezeigte Trennventil arbeitet grob gesprochen
so:
In der Förderstellung
wird von der Dosierpumpe 14 geförderter Lack durch das Trennventil 29 zur
Spritzpistole 10 gefördert.
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Durch
entsprechende Ansteuerung des Antriebs 100 wird der Verdrängungsstab 98 in
den Kanal 96 bewegt und schiebt dort noch befindlichen Lack
in den Zwischenspeicher 80.
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Die
Passung zwischen dem Verdrängungsstab 98 und
dem Kanal 96 ist so gut, daß der etwa verbleibende Lackfilm
zwischen den einander gegenüberliegenden
Oberflächen
von Verdrängungsstab und
Kanal so dünn
ist, daß man
insgesamt einen sehr hohen Widerstand erhält. Dadurch, daß man die effektive
axiale Erstreckung des Verdrängungsstabs 98 erhöht, kann
man den Widerstand eines etwa verbleibenden Lackfilms zwischen den
zusammenarbeitenden Umfangsflächen
von Verdrängungsstab
und Kanal weiter erhöhen,
wenn man die Passung zwischen Verdrängungsstab und Kanal nicht
noch enger wählen
will oder kann.
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Wie
beim Ausführungsbeispiel
nach 1 kann man durch eine Widerstandsmessung überwachen,
ob die durch das Trennventil 29 und die Trenneinheit 28 gewährleistete
elektrische Isolierung ausreichend ist, und kann auch das Meßergebnis
beim automatischen Anlegen der Hochspannung an eine Spritzpistole
oder einen anderen auf Hochspannungspotential liegenden Verbraucher
verwenden.
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Auch
bei dem Trennventil nach 8 hat man ein Gehäuse 30,
welches aus einem elektrisch gut isolierenden Material hergestellt
ist und von metallischen Endplatten 54 gehalten ist. In
dem Gehäuse 30 ist
eine Kammer 106 ausgebildet, in welcher ein Schieber 108 angeordnet
ist, der ebenfalls aus elektrisch gut isolierendem Material hergestellt
ist. In dem Schieber 108 ist eine Bohrung 110 ausgebildet, die
in eine mit der Einlaßöffnung 50 und
der Auslaßöffnung 52 fluchtende
Lage bewegbar ist, in welcher die Trenneinheit eine molchbare glatt
durchgehende Durchgangsöffnung
vorgibt. Aus dieser Förderstellung
kann der Schieber 108 in zur Achse der Bohrung 110 transversaler
Richtung durch einen Antrieb 100 bewegt werden, wie in 8 schematisch
dargestellt.
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Wird
der Schieber 108 aus der in 8 durch
ausgezogene Linien wiedergegebenen Förderstellung in eine in 8 gestrichelt
eingezeichnete Isolierstellung bewegt, so wird die in der Bohrung 110 befindliche
Lacksäule
auch elektrisch aus der Leitung 12 herausgefahren. Nur
durch einen auf den zusammenarbeitenden Oberflächen von Schieber 108 und
Gehäuse 30 verbleibenden
dünnen
Lackfilm könnte
noch ein kleiner Strom fließen.
Dessen Betrag kann man zum einen dadurch erniedrigen, daß man die
Passung zwischen Schieber und Gehäuse verbessert, zum anderen
auch dadurch vermindern, daß man
den Hub der Schieberbewegung vergrößert.
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9 zeigt
den fluidischen Teil einer Mehrfarb-Spritzanlage, wobei die Beaufschlagung
einer elektrostatischen Spritzpistole 201 mit Hochspannung
der Übersichtlichkeit
halber weggelassen ist.
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Das
in 9, dargestellte Lackversorgungssystem dient dazu,
einen am oberen Rand der Figur dargestellten, mit Innenaufladung
arbeitenden Zerstäuber 201 wahlweise
mit einem der Lacke unterschiedlicher Farbe zu versorgen, die in
den am unteren Rand der 9 dargestellten Farbversorgungsleitungen 202 zirkulieren.
Im dargestellten System gibt es sieben derartige Farbversorgungsleitungen 202,
so daß also
sieben Lackfarben verarbeitet werden können. Parallel zu den Lackversorgungsleitungen 202 verlaufen
außerdem
eine Lösemittel-Zufuhrleitung 203,
eine Entsorgungsleitung 204 sowie eine Druckluftleitung 205.
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Die
Zufuhr von Lack aus den Farbversorgungsleitungen 202 zu
dem Zerstäuber 201 erfolgt über zwei
parallel liegende Systemzweige. Die Bezugszeichen der Komponenten,
die zum linken Systemzweig in 9 gehören, werden
mit dem Zusatz a, die Bezugszeichen derjenigen Komponenten, die zu
dem in 9 rechts liegenden Systemzweig gehören, mit
dem Zusatz b versehen. Da beide Zweige identisch aufgebaut sind,
wird nachfolgend nur der in 9 links
liegende Systemzweig näher
beschrieben.
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Dieser
Systemzweig umfasst als wichtigste Komponenten eine erste, den Farbversorgungsleitungen 202 benachbarte
Molchstation 206a sowie eine zweite, dem Zerstäuber 201 benachbarte Molchstation 207a.
Die Bauweise aller Molchstationen 206a, 206b, 207a, 207b im
Lackversorgungssystem ist identisch, so daß es genügt, anhand der 10 die
Bauweise der Molchstation 206a näher zu erläutern:
Die Molchstation 206a umfasst
ein Gehäuse 208a,
in dem ein Bewegungskanal 209a für zwei hintereinander angeordnete
Molche 210a, 211a ausgebildet ist. Die beiden
Molche 210a und 211a sind in den 9 und 10 innerhalb
der Molchstation 206a in ihren jeweiligen Parkpositionen
dargestellt.
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Zu
dem Bewegungskanal 209a führen insgesamt vier Kanäle 214a, 215a, 216a, 217a durch
das Gehäuse 208a, über welche
in noch zu beschreibender Weise unterschiedliche Medien an unterschiedlichen
Stellen des Bewegungskanales 209a eingeführt werden
können.
Der in 10 mittlere Kanal 215a führt zum
Ende des Bewegungskanales 209a, so daß das hier zugeführte Medium
die in 9 und 10 unten liegende Stirnseite
des Molches 211a beaufschlagen kann. Die anderen Kanäle 214a, 216a, 217a dagegen
münden
von gegenüberliegenden Seiten
her in den Bewegungskanal 209a an einer Stelle, die zwischen
den beiden Molchen 210a und 211a ist, so daß von hier
aus der zwischen diesen beiden Molchen 210a und 211a liegende
Raum erreicht werden kann.
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In
jedem dieser drei Kanäle 214a, 216a, 217a liegt
jeweils ein Absperrventil 267a, 218a, 219a.
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In
den Bewegungskanal 209a der Molche 210a, 211a kann,
druckluftbetätigt,
ein Stopper 220a eingefahren werden. Ein Ausfahren der
Molche 210a, 211a aus der Molchstation 206a oder
ein Einfahren dieser Molche 210a, 211a in die
Molchstation 206a ist nur bei zurückgezogenem Stopper 220a möglich.
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Wie 9 zeigt,
ist untere, linke Kanal 214a der Molchstation 206a über eine
Leitung 221a, in der ein Absperrventil 222a liegt,
mit der Lösemittel-zufuhrleitung 203 verbunden.
Der in 9 links oben liegende Kanal 217 ist über eine
Leitung 223a, in der ein Absperrvential 224a liegt,
mit der Druckluftleitung 205 verbunden. Der in 9 rechts
unten liegende Kanal 216a ist über eine Leitung 225a,
in der eine Mengenmeßeinheit 226a liegt,
mit einer Farbwechseleinheit 227a verbunden.
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Die
Farbwechseleinheit 227a wiederum steht über insgesamt neun Stichleitungen 228a sowohl
mit den Farbversorgungsleitungen 202 als auch mit der Lösemittel-zufuhrleitung 203 und
der Entsorgungsleitung 204 in Verbindung. Die Farbwechseleinheit 227a ist
in der Lage, wahlweise eine Verbindung zwischen der Leitung 225a und
einer der Lei tungen 202, 203, 204 herzustellen.
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Der
in der Zeichnung im mittleren, unteren Bereich des Gehäuses 208a der
Molchstation 206a verlaufende Kanal 215a schließlich ist über eine
Leitung 229a, in der ein regelbares Drosselventil 230a liegt,
mit einem Umstellventil 231a verbunden. Das Umstellventil 231a ist
in der Lage, die Leitung 229a wahlweise mit einer ersten
Stichleitung 232a oder einer zweiten Stichleitung 233a zu
verbinden oder auch beide Verbindungen zu unterbrechen. Die in der Zeichnung
linke Stichleitung 231a führt über ein Absperrventil 233a zur
Druckluft-Versorgungsleitung 205, während die in der Zeichnung
rechte Stichleitung 232a über ein Absperrventil 234a zur
Entsorgungsleitung 204 führt.
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Die
Mündung
des Bewegungskanales 209a der Molchstation 206a ist über eine
in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Molchleitung 235a mit der
Mündungsstelle
des Bewegungskanales 209a der gegensinnig angeordneten,
dem Zerstäuber 201 benachbarten
Molchstation 207a verbunden. Bei der Molchleitung 235a kann
es sich um einen flexiblen Schlauch handeln, dessen Innendurchmesser
in bekannter Weise an den Außendurchmesser
der Molche 210a, 211a so angepasst ist, daß die Mantelflächen der
Molche 210a, 211a bei ihrer Bewegung durch die
Molchleitung 235a fluiddicht an deren Innenmantelfläche anliegen.
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Die
verschiedenen Kanäle 229a, 214a, 215a, 216a und 217a der
zerstäubernahen
Molchstation 207a sind in folgender Weise in das System
eingebunden:
Der Kanal 217a ist über eine Leitung 236a mit
einer Druckluft-Sammelleitung 237 verbunden, die ihrerseits über ein
Absperrventil 238 mit der Druckluftleitung 205 verbun den
ist.
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Der
Kanal 214a der Molchstation 207a ist über eine
Leitung 239a mit einer Lösemittel-Sammelzufuhrleitung 240a verbunden,
die über
ein Absperrventil 241 mit der Lösemittel-Zufuhrleitung 203 in Verbindung
steht. Die Lösemittel-Sammelzufuhrleitung 240 ist
an einer Stelle durch eine Trenneinheit 28 unterbrochen,
wie sie oben beschrieben wurde.
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Der
Kanal 215a der zerstäubernahen
Molchstation 207a ist wiederum über eine Leitung 243a,
in der ein regelbares Drosselventil 244a liegt, mit einem Umstellventil 245a verbunden.
Das Umstellventil 245a ist in der Lage, die Leitung 243a wahlweise
mit einer von zwei Leitungen 246a bzw. 247a zu
verbinden oder auch abzusperren. Die in der Zeichnung obere Leitung 246a führt zu einer
Entsorgungssammelleitung 248, die ihrerseits über eine
Trenneinheit 28 und ein Absperrventil 250 mit
der Entsorgungsleitung 204 verbunden ist.
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Der
Kanal 216a der zerstäubernahen
Molchstation 207a schließlich ist über eine Leitung 250a mit einem
weiteren Umstellventil 251 verbunden, zu dem auch die der
Leitung 250a entsprechende Leitung 250b des in
der Zeichnung rechten Systemzweiges führt. Hierdurch sind an dem
Umstellventil 251 die beiden Systemzweige zusammengeführt. Das
Umstellventil 251 ist in der Lage, jede der Leitungen 250a, 250b wahlweise
mit einer von vier Leitungen 252, 253, 254, 255 zu
verbinden oder auch abzusperren.
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Die
in der Zeichnung unterste Leitung 252 führt zu der Entsorgungsammelleitung 248,
die darüber
liegende Leitung 253 zur Lösemittel-Sammelzufuhrleitung 240,
die erneut darüber
liegende Leitung 254 zur Druckluft-Sammelleitung 237 und
die sich von dem Umstellventil 251 im wesentlichen nach oben
erstreckende Leitung 255 zu einer Dosierpumpe 256,
deren Auslaß wiederum
in Verbindung mit dem Zerstäuber 201 steht.
Die Dosierpumpe 256 kann außerdem über eine Leitung 257 von
der Lösemittel-Sammelzufuhrleitung 40 aus
mit Lösemittel versorgt
werden. Der Zerstäuber 201 schließlich ist über eine
weitere Leitung 258 mit der Entsorgungssammelleitung 248 verbunden.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung der Funktionsweise des Lackversorgungssystemes
wird zunächst
der in der Zeichnung rechte Systemzweig, der die mit b gekennzeichneten
Komponenten enthält,
außer
Betracht gelassen. In welcher Weise dieser Systemzweig in die Gesamtfunktion
eingreift, wird anschließend
erläutert.
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Zunächst sei
von der in der Zeichnung dargestellten Situation ausgegangen, in
welcher sich die Molche 210a, 211a in der den
Lackversorgungsleitungen 202 benachbarten Molchstation 206a befinden.
Deren Anwesenheit dort ist durch die Detektoren 212a, 213a verifiziert.
Der Stopper 220a ist in den Bewegungsweg der Molche 210a, 211a eingefahren, so
daß diese
die Molchstation 206a nicht verlassen können. Es sei weiter angenommen,
daß alle
Komponenten von aus einem früheren
Lackiervorgang stammenden Lackresten auf eine hier noch nicht interessierende
Weise gereinigt sind. Für
einen neuen Lackiervorgang soll nunmehr dem Zerstäuber 201 aus
einer der Farbversorgungsleitungen 202 eine bestimmte Menge
des dort geführten
Lackes zugeführt werden.
Hierzu wird folgendermaßen
vorgegangen:
Zunächst
wird durch Öffnen
des entsprechenden Absperrventiles in der Farbwechseleinheit 227a eine Verbindung
zwischen der gewünschten
Farbversorgungsleitung 202 und der zum Kanal 216a der
Molchstation 206a führenden
Leitung 225a hergestellt. Der Stopper 20a wird
zurückgefahren,
so daß dem
Ausfahren des oberen Molches 210a aus der Molchstation 6a nichts
mehr im Wege steht. Durch Öffnen
des Ventiles 218a in der Molchstation 206a kann
nunmehr Lack in den Zwischenraum zwischen den beiden Molchen 210a und 211a eintreten
und dabei den in der Zeichnung oberen Molch 210a aus der
Molchstation 206a herausschieben.
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Der
Molch 210a verdrängt
dabei die in Bewegungsrichtung vor ihm liegende Luft in der Molchleitung 235a.
Diese wird über
den Bewegungskanal 209a der zerstäubernahen Molchstation 207a,
deren Kanal 215a und die Leitung 243a sowie bei
entsprechender Stellung des Umstellventiles 245a über die Leitung 246a und
die Entsorgungsleitung 248 bei geöffnetem Absperrventil 250 der
Entsorgungsleitung 204 zugeführt. Das Drosselventil 244a,
das strömungsmäßig hinter
der zerstäubernahen
Molchstation 207a liegt, wird dabei so eingestellt, daß sich die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit
des Molches 210a in der Molchleitung 235a ergibt.
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Die
Menge des Lackes, die in den Zwischenraum zwischen dem sich bewegenden
Molch 210a und dem noch in seiner Parkstation in der Molchstation 206a befindlichen
Molch 211a gegeben wird, wird durch die Mengenmeßeinrichtung 226a überwacht.
Ist die gewünschte
Menge erreicht, so wird sowohl das entsprechende Absperrventil in
der Farbwechseleinheit 227a als auch das Absperrventil 218a in
der Molchstation 206a geschlossen. Nunmehr wird der zweite
Molch 211a an der in der Zeichnung unteren Stirnseite über die
Leitung 229a und das entsprechend gestellte Umstellventil 231a mit
der Druckluftleitung 205 verbunden, nachdem das Absperrventil 233a geöffnet wurde.
Die Druckluft schiebt nunmehr auch den Molch 211a aus der
Molchstation 206a aus und – über den zwischen den beiden
Molchen 210a und 211a eingeschlossenen Lack – den zuerst
aus der Molchstation 206a ausgetretenen Molch 210a, der
bis zu diesem Zeitpunkt von dem Lack vorwärtsgedrängt wurde, vorwärts.
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Es
bildet sich nunmehr eine Art "Paket" aus den beiden Molchen 210a und 211a und
dem zwischen diesen eingeschlossenen Lackvolumen, das von der über die
Leitung 229a zugeführten
Druckluft in der Molchleitung 235a vorwärtsbewegt wird. Das Drosselventil 230a in
der Leitung 229a wird dabei vollständig geöffnet.
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Nach
Durchlaufen der Molchleitung 235a tritt zunächst der
vorauslaufende Molch 210a in die zerstäubernahe Molchstation 207a ein,
wobei selbstverständlich
deren Stopper 220a zurückgezogen
sein muß.
Das Erreichen der End- und Parkposition für den Molch 210a wird
durch den Detektor 213a der Molchstation 207a erfasst.
Nunmehr wird in dem Umstellventil 245a die Verbindung zu
der Entsorgungsleitung 248 unterbrochen. Gleichzeitig wird
durch entsprechende Umstellung des Umstellventiles 251 die
Leitung 250a über
die Leitung 255 mit der Dosierpumpe 256 verbunden.
Wenn nunmehr der zweite Molch 211a, das Lackvolumen vor
sich herschiebend, sich dem in seiner Parkposition in der Molchstation 207a zum
Stillstand gekommenen Molch 210a nähert, wird das Lackvolumen über die
Leitungen 250a und 255 zur Dosierpumpe 256 hin
verdrängt.
Jetzt kann durch entsprechende Betätigung des Zerstäubers 201 das
Werkstück,
beispielsweise eine Karosserie, lackiert werden. Die jeweils erforderliche
Lackmenge wird dabei durch die Dosierpumpe 256 eingestellt.
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Ist
der Lackiervorgang abgeschlossen, wird die Hochspannung von dem
Zerstäuber 201 genommen.
Der Zerstäuber 201,
die Dosierpumpe 256 und die Leitung 255 zwischen
Dosierpumpe 56 und Umschaltventil 251 wird über die
Leitungen 253 und 257 bei entsprechender Stellung
des Umschaltventiles 251 sowie über die Leitung 258 bei
geöffneten
Absperrventilen 241 und 250 gespült.
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Der
zwischen den Molchen 211a und 210a in der Molchstation 207a noch
verbliebene Restlack wird entsorgt, indem das Umschaltventil 251 so
gestellt wird, daß die
Leitung 250a nunmehr mit der Leitung 252 und daher
mit der Entsorgungsleitung 204 verbunden ist.
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Wenn
der Detektor 212a der zerstäubernahen Molchstation 207a feststellt,
daß auch
der zweite Molch 211a seine Parkposition innerhalb der
Molchstation 207a erreicht hat, wird der Stopper 220a der Molchstation 207a ausgefahren,
wodurch beide Molche 210a, 211a in der zerstäubernahen
Molchstation 207a festgehalten werden.
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Sodann
wird der Lack in der Leitung 250a, welche die Molchstation 207a mit
dem Umstellventil 251 verbindet, in folgender Weise entsorgt:
Die Ventile 267a und 218a der Molchstation 207a werden
geöffnet
und das Umstellventil 251 wird so betätigt, daß eine Verbindung zwischen
der Leitung 250a und der Entsorgungs-Sammelleitung 248 hergestellt
wird. Auf diese Weise kann durch den zwischen den beiden Molchen 210a, 211a liegenden
Raum und die Leitung 250a Lösemittel strömen und
die entsprechenden Wege säubern.
Durch abwechselndes Öffnen
der Ventile 219a und 267a kann die Durchströmung abwechselnd
in gepulster Form mit Druckluft und mit Lösemittel erfolgen. Zum Schluß dieses
Reinigungsvorganges wird eventuell zwischen der Molchstation 207a und
dem Umstellventil 251 befindliches Lösemittel durch Druckluft herausgedrückt.
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Nunmehr
kann mit dem Rücktransport
der beiden Molche 10a, 211a aus der zerstäubernahen Molchstation 207a in
die den Farbversorgungsleitungen 202 benachbarte Molchstation 206a begonnen werden.
Dabei findet eine Reinigung des Verbindungsweges zwischen den beiden
Molchstationen 207a, 206a, insbesondere der Molchleitung 235a, statt.
Erneut wird dabei ein "Paket" gebildet, das aus den
beiden Molchen 210a und 211a und einem von diesen
eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumen
gebildet wird. Allerdings handelt es sich bei dieser Flüssigkeit
nunmehr um ein reinigendes Lösemittel.
Die Vorgänge
im einzelnen sind wie folgt:
Zunächst wird der Stopper 220a der
Molchstation 207a zurückgefahren,
so daß der
Weg für
die Molche 210a, 211a frei ist. Das Drosselventil 230a,
welches in Strömungsrichtung
hinter der Molchstation 206a liegt, wird nunmehr so eingestellt,
daß sich
ein bestimmter Widerstand für
die zu verdrängende,
in der Molchleitung 235a befindliche Luft ergibt, wodurch die
Bewegungsgeschwindigkeit der Molche 210a, 211a und
des zwischen diesen eingeschlossenen Lösemittelvolumens bestimmt wird.
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Zunächst wird
durch Öffnen
des Ventiles 267a der Molchstation 207a bei geöffnetem
Absperrventil 241 in den Zwischenraum zwischen den beiden Molchen 210a und 211a über die
Lösemittel-Sammelzufuhrleitung 240 und
die Leitung 239a Lösemittel
gebracht. Dadurch wird der in diesem Falle vorauslaufende Molch 211a aus
der Molchstation 207a herausgedrückt.
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In
einer gewissen Entfernung von der Molchstation 207a ist
in der Nähe
der Molchleitung 235a ein weiterer Detektor 260a angebracht,
der auf das Vorbeilaufen der beiden Molche 210a, 211a anspricht.
Stellt der Detektor 260a fest, daß der vorauslaufende Molch 211a die
entsprechende Stelle in der Molchleitung 235a passiert
hat, so wird das Ventil 267a geschlossen und die weitere
Zufuhr von Lösemittel
in den Zwischenraum zwischen den beiden Molchen 210a, 210b unterbrochen.
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Nunmehr
wird über
das Umstellventil 245a bei im wesentlichen geöffnetem
Drosselventil 244a über
die Druckluft-Sammelleitung 237 und
die Leitungen 247a sowie 243a Druckluft auf die
in der Zeichnung obere Stirnseite des noch in der Molchstation 207a befindlichen
Molches 210a gegeben. Diese Druckluft schiebt nunmehr das
gesamte, aus den beiden Molchen 210a, 210b und
dem eingeschlossenen Lösemittelvolumen
bestehende "Paket" durch die Molchleitung 235a hindurch.
Hat der nachlaufende Molch 210a den Detektor 260a passiert,
so ist eine ausreichende isolierende Wegstrecke zwischen dem "Paket" und der Molchstation 207a vorhanden,
so daß die
Hochspannung wieder an den Zerstäuber 201 gelegt
werden kann.
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Der
bei diesem Reinigungsvorgang vorauslaufende Molch 211a läuft schließlich in
die den Versorgungsleitungen 202 benachbarte Molchstation 206a ein.
Erfasst der Detektor 213a der Molchstation 206a,
daß der
Molch 211a seine in der Zeichnung dargestellte Parkposition
wieder erreicht hat, so wird die Verbindung zwischen der Leitung 229a und
der Entsorgungsleitung 204 in dem Umstellventil 231a unterbrochen.
Statt dessen wird das Ventil 218a der Molchstation 206a und
das entsprechende Ventil innerhalb der Farbwechseleinheit 227a so
geöffnet, daß das zwischen
den beiden Molchen 210a, 211a eingeschlossene
Lösemittelvolumen über die
Leitung 225a und die Farbwechseleinheit 227a in
die Entsorgungsleitung 204 gedrückt werden kann. Dabei wird die
Verbindungsleitung 225a und die in dieser liegende Mengenmeßeinheit 226a gleichzeitig
von Lack gereinigt.
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Stellt
der Detektor 212a der Molchstation 206a fest,
daß auch
der nachlaufende Molch 210a in seine Parkposition in der
Molchstation 206a eingelaufen ist, wird der Stopper 220a der
Molchstation 206a eingefahren, so daß beide Molche 210a, 211a in
der Molchstation 206a festgehalten sind. Durch öffnen des
Absperrventiles 222a in der Leitung 21a sowie
des Ventiles 267a in der Molchstation 206a kann der
Spülvorgang
fortgesetzt werden. Erneut kann dabei durch abwechselndes öffnen der
Ventile 267a und 219a der Molchstation 206a pulsartig
abwechselnd mit Druckluft und mit Lösemittel gereinigt werden.
Der letzte Spülvorgang
sollte wieder mit Druckluft erfolgen.
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Nunmehr
werden die Ventile 218a der Molchstation 206a und
das zur Entsorgungsleitung 204 führende Absperrventil der Farbwechseleinheit 227a geschlossen.
Der in der Zeichnung linke Systemzweig ist jetzt vollständig gereinigt
und für
einen neuen Lackiervorgang mit derselben oder einer anderen Farbe bereit.
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Grundsätzlich kann
das Lackversorgungssystem in der oben beschriebenen Weise mit einem einzigen
Systemzweig betrieben werden. Wegen des Rücktransportes der beiden Molche 210a, 211a aus der
zerstäubernahen
Molchstation 207a in die den Lackversorgungsleitungen 202 brenachbarte
Molchstation 206a und des damit verbundenen Reinigungsvorgangs
treten jedoch unerwünschte
Pausen im Lackiervorgang ein. Aus diesem Grunde ist bei dem in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
der zweite Systemzweig vorgesehen, der, wie schon erwähnt, identisch
mit dem ersten Systemzweig ausgebildet ist. Die beiden Systemzweige
werden in dem Sinne im Gegentakt gefahren, daß sich immer einer in dem Modus
befindet, in dem Lack in Richtung auf den Zerstäuber 201 transportiert
wird, während
sich der andere im Reinigungsmodus befindet, in welchem die entsprechende
Molchleitung 235a bzw. 235b und die anderen Komponenten
dieses Systemzweiges von den Lackresten befreit werden.
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Soll
zwischen zwei Lackiervorgängen
kein Farbwechsel stattfinden, können
die oben geschilderten Vorgänge
analog ablaufen, wobei jedoch auf Reinigungsvorgänge verzichtet werden kann.
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In
die Leitungen 235a, 235b, 237, 240 und 248,
welche sich vom unter Hochspannung stehenden pistolenseitigen Teil
der Anlage zum versorgungsseitigen Teil der Anlage erstrecken, ist
jeweils eine Trenneinheit 28 eingefügt, wie sie obenstehend unter
Bezugnahme auf die 1 bis 8 erläutert wurde.
Vorzugsweise erfolgt dieses Einfügen
in der Nähe
der auf Hochspannung zu haltenden Anlagenteile an im wesentlichen äquivalenten
Stellen der Leitung, um die auf Hochspannung liegenden Anlagenteile
klein zu halten und gleichzeitig zu gewährleisten, daß benachbarte
Anlagenteile möglichst
auf gleichem Potential liegen.
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Die
in 11 gezeigte Trenneinheit hat ein Trennrohr 27,
dessen Aufbau im wesentlichen demjenigen eines Trennventiles 29 gemäß 7 entspricht.
Auf die beiden Enden des Trennrohres 27 sind dann wieder
Trennventile 29-1 und 29-2 aufgesetzt, wie sie
obenstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 erläutert wurden.
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Es
versteht sich, daß man
ein Trennrohr 27 auch auf der Basis der anderen in den 1 bis 6 und 8 beschriebenen
Trennventile realisieren kann, welchen man eine entsprechend Länge in Förderrichtung
gibt.
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Die
Trenneinheiten 28 können
zusätzlich noch
die Funktion von Servoventilen übernehmen, wenn
Leitungen beim Reinigen der Anlage mit Lösungsmittel und/oder Druckluft
gereinigt werden.
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Aus
der obigen Beschreibung der Trennventile der Trenneinheiten ist
ersichtlich, daß diese
in der Förderstellung
einen freien Durchgang für
das geförderte
Medium bereitstellen. Sie haben ferner nur sehr geringe Toträume. In
der Förderstellung
ergibt sich kein nennenswerter Druckverlust. Sie sind auch mit einfachen
Mitteln gut dicht und leckfrei zu realisieren. Ferner lassen sie
sich sehr einfach handhaben.
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Als
Material für
isolierende elastomere Verdrängungskörper eignen
sich insbesondere Chloropren-Polymerisate wie Neopren, EPDM (Ethylen/Propylen-Terpolymer),
Fluorelastomere wie Viton, PTFE (Polytetrafluorethylen), und Chlorbutyl-Polymere.
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Diese
Materialien bringen neben Verformbarkeit und guter elektrischer
Isolation noch als Vorteil mit, daß sie in der Regel gut abriebfest
sind, so daß die
Trennheiten auch beim Fördern
von abrasiven Medien wie Lacken eine hohe Standzeit haben.
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Als
Material für
das isolierende Trennrohr und für
isolierende Gehäuse
der Trennventile eignen sich insbesondere: Polytetrafluorethylen,
Polyamid, Polyethylen, Polyoxymethylen, Polyvinylidenfluorid, Polypropylen,
insbesondere PP ST1000.
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Bei
denjenigen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, welche verformbare
Verdrängungskörper aufweisen,
wurden diese unter Verwendung von Klemmstücken dicht mit dem Gehäuse des Trennventils
verbunden. In Abwandlung oder zusätzlich kann man Endabschnitte
der Verdrängungskörper auch
direkt an einen Gehäuseabshcnitt
des Gehäuses
des Trennventils anvulkanisieren.
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In
Abwandlung der oben beschriebenen Ausführugsbeispiele kann man das
Trennventil 29-1 weglassen, wenn die Lackpumpe 14 eine
Zahnradpumpe ist. Eine solche stellt einen von der Trenneinheit 28 beabstandeten
druckfesten Abschluß für den vor
der Trenneinheit 28 liegenden Teil der Leitung 12 dar,
an welchem sich die zwischen Trennenheit und Pumpe verbleibende
Flüssigkeitssäule bei
Druckbeaufschlagung des Inneren des Trennrohres abstützen kann.
Auch unter diesen Umständen
ist der zur Erhöhung
der Durchschlagfestigkeit gewünschte Aufbau
eines hohen Druckes im Trennrohr möglich.
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Erfolgt
die Lackspeicherung hinter der Trenneinheit 28 in einem
geschlossenen Speicher 80, so kann der Abschluß des verbraucherseitigen
Teiles der Leitung 12 durch ein Dosierventil erfolgen,
welches Teil der Spritzpistole 10 ist. Dann kann auch das Trennventil 29-2 entfallen.
In diesem Falle kann man dann den Lack aus dem Speicherbehälter 80 durch ein
inkompressibles Druckmittel unter Verwendung einer Flüssigkeitspumpe 81 herausdrücken, welches vom
Lackvolumen durch eine Membran getrennt ist und in genau gleicher
Menge zugeführt
wird, wie Lack verbraucht wird.