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Die
Erfindung betrifft einen Zyklonabscheider gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1. Demgemäß betrifft
die Erfindung insbesondere einen Zyklonabscheider für eine
Pulverrückgewinnungsvorrichtung in einer Pulverbeschichtungsanlage.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Pulverrückgewinnungsvorrichtung
für eine Pulverbeschichtungsanlage, wobei die Pulverrückgewinnungsvorrichtung
einen Zyklonabscheider aufweist.
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Aus
dem Fachgebiet der Abgasreinigung sind Zyklonabscheider allgemein
bekannt und dienen zur Absonderung von beispielsweise in einem Pulver-Luft-Gemischstrom
enthaltenen festen Partikeln. Bei einem Zyklonabscheider wird der
zu behandelnde Gemischstrom im Gegensatz zu einer Zentrifuge durch
seine eigene Strömungsge schwindigkeit und eine entsprechende
konstruktive Gestaltung des Abscheiders in eine Drehbewegung versetzt.
Die auf die Pulverpartikel des Gemischstromes wirkenden Zentrifugalkräfte
beschleunigen diese radial nach außen und werden dadurch
vom Gasstrom getrennt, der im Zyklonabscheider nach innen geleitet
und abgeführt wird.
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Ein
Zyklonabscheider besteht im Wesentlichen aus einem Einlaufbereich
beispielsweise in Gestalt eines zylindrischen Behälters,
wobei sich unterhalb des Einlaufbereiches ein Abscheidebereich mit einem
konischen Endbereich aufweist, in welchem die Fliehkraftabscheidung
von zumindest einem Teil des im Gemischstrom enthaltenen Pulvers
erfolgt. Dem Einlaufbereich des Zyklonabscheiders wird der zu behandelnde
Pulver-Luft-Gemischstrom tangential zugeführt. Hierfür
sind verschiedene Einlaufgeometrien denkbar, wie beispielsweise
ein Spiraleinlauf, ein Tangentialeinlauf, ein Wendeleinlauf oder
ein Axialeinlauf.
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Durch
die Einlaufgeometrien wird eine Drehströmung des Gemischstromes
im Inneren des Zyklonabscheiders erzeugt. Durch die sich ausbildende Wirbelströmung
sedimentieren die aus dem Gemischstrom abzuscheidenden Pulverpartikel
infolge der auf sie wirkenden Zentrifugalkräfte zur äußeren Wand
des Abscheidebereiches und werden mit der Wandgrenzschichtströmung
in spiralförmigen Bahnen entlang des am unteren Endbereich
des Abscheidebereiches ausgebildeten Konus nach unten in einen Pulversammelbereich
gefördert. Die Gasströmung wird dadurch gezwungen,
nach oben umzukehren. Das Gas verlässt den Zyklonabscheider
in Form einer Radialströmung von außen nach innen und
strömt durch ein sogenanntes Tauchrohr am Kopfbereich des
Zyklonabscheiders nach oben. Das Tauchrohr ist ein wichtiges Bauteil
des Zyklonabscheiders, da dessen Durchmesser die im Zyklonabscheider
auftretende Zentrifugalkraft und damit die Abscheideleistung sowie
den Druckverlust bestimmt. Die anderen Abmessungen der Bereiche
des Zyklonabscheiders werden dem Tauchrohr angepasst.
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Die
Bauformen von Zyklonabscheidern unterscheiden sich im Wesentlichen
durch die Einlaufgeometrien. Die gebräuchlichsten Einlaufgeometrien sind
der Spiraleinlauf sowie der Tangentialeinlauf, auch Schlitzeinlauf
genannt. Da beide von der Abschei deleistung her gleichwertig sind,
wird häufig dem einfacheren Tangentialeinlauf der Vorzug
gegeben. Der Axialeinlauf ist aus Platzgründen teilweise bauseits
erforderlich. Er eignet sich besonders für große
Gasdurchsätze bei etwas geringeren Abscheideleistungen.
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Ein
Zyklonabscheider der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
der Druckschrift
DE
10 2007 005 312 A1 bekannt. Bei diesem Stand der Technik
kommt der Zyklonabscheider zum Abscheiden von Beschichtungspulver
aus einem Pulver-Luft-Gemischstrom zum Einsatz. Dabei ist vorgesehen,
dass das in dem Abscheidebereich des Zyklonabscheiders abgeschiedene
Pulver wieder einer Pulversprühbeschichtungsanlage als
Rückgewinnungspulver zugeführt wird. Bevor das
aus dem Pulver-Luft-Gemischstrom abgeschiedene und somit rückgewonnene
Pulver als Rückgewinnungspulver in einer Pulverbeschichtungsanlage – entweder
rein oder mit Frischpulver vermischt – wieder verwendet werden
kann, ist unter Umständen eine Aufbereitung des Rückgewinnungspulver
erforderlich, damit dieses eine ausreichend gute Qualität
aufweist. Hierzu gehört unter anderem auch das Sieben des
Rückgewinnungspulvers in einer Siebvorrichtung, um von dem
rückgewonnenen Beschichtungspulver grobkörnige
Verunreinigungen abtrennen zu können. Hierzu ist es bekannt,
stromaufwärts oder stromabwärts des Zyklonabscheiders
eine geeignete Siebvorrichtung beispielsweise in Gestalt eines separaten
Siebes einzusetzen. Des Weiteren besteht grundsätzlich
die Möglichkeit, in dem Zyklonabscheider selber ein Sieb zum
Sieben des aus dem Pulver-Luft-Gemischstrom abgeschiedenen Pulvers
vorzusehen.
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In
der Praxis allerdings hat sich gezeigt, dass ein in einem Zyklonabscheider
eingesetztes Sieb beim Betrieb des Zyklonabscheiders zumindest bereichsweise
zum Teil extremen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Aufgrund
des sich in einem Zyklonabscheider einstellenden Strömungsfeldes
treten Materialverluste an der Sieboberfläche des in dem
Zyklonabscheider eingesetzten Siebes auf, verursacht und erzeugt
durch die im Zyklonabscheider vorherrschende Strömung des
Pulver-Luft-Gemischstromes. Je nach Pulverbeladung des zu behandelnden
Gemischstromes tritt früher oder später ein durch
Abrieb bzw. Abrasion bedingter Verschleiß des Siebes auf,
so dass dieses regelmäßig ersetzt werden muss.
Dies führt zu erhöhten Betriebskosten, wenn im
Inneren des Zyklonabscheiders zur Aufbereitung des abgetrennten
Pulvers ein Sieb zum Einsatz kommt.
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Auf
Grundlage dieser Problemstellung liegt der Erfindung die Aufgabe
zu Grunde, einen Zyklonabscheider anzugeben, der sich durch seine
einfache Bauweise, dem geringen Platzbedarf, einer hohen Betriebssicherheit
und daraus resultierenden geringen Betriebs- und Investitionskosten
auszeichnet.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch einen Zyklonabscheider
mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
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Demgemäß betrifft
die Erfindung einen Zyklonabscheider insbesondere einen Zyklonabscheider
für eine Pulverrückgewinnungsvorrichtung in einer
Pulverbeschichtungsanlage, enthaltend einen Einlaufbereich mit einem
Pulvereinlass für einen Pulver-Luft-Gemischstrom, einen
sich am unteren Ende des Einlaufbereiches anschließenden
Abscheidebereich zur Fliehkraftabscheidung von zumindest einem Teil
des im Gemischstrom enthaltenen Pulvers, einen mit dem unteren Endbereich
des Abscheidebereiches verbundenen oder verbindbaren Pulversammelbereich
zum Sammeln des in dem Abscheidebereich abgeschiedenen Pulvers und
ein mittig von oben herab in den Einlaufbereich mündendes
Tauchrohr zum Abführen von Luft aus dem Gemischstrom, wobei
der untere Endbereich des Abscheidebereiches kegelstumpfartig mit
einer sich in Richtung des Pulversammelbereiches verjüngenden,
insbesondere konisch zulaufenden Mantelgeometrie ausgeführt ist,
und wobei ein Sieb zum Sieben des in dem Abscheidebereich abgeschiedenen
Pulvers vorgesehen ist. Erfindungsgemäß liegt
das Sieb in einer horizontalen Ebene zwischen dem unteren Endbereich
des Abscheidebereiches und einer Ebene, in welcher sich der Schnittpunkt
der Mantellinien des kegelstumpfartig ausgebildeten unteren Endbereiches
des Abscheidebereiches befindet.
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Die
Verwendung eines in dem Zyklonabscheider eingebauten Siebes hat
den Vorteil, dass bereits im Inneren des Zyklonabscheider grobkörnige Verunreinigungen
von dem in dem Abscheidebereich abgeschiedene Pulver separiert werden
können, so dass dieses Pulver beispielsweise direkt als
Rückgewinnungspulver in einer Pulverbe schichtungsanlage wiederverwendet
werden kann, ohne dass hierzu zusätzliche Siebvorrichtungen
stromaufwärts oder stromabwärts des Zyklonabscheider
vorzusehen sind. Dies gestattet die Realisierung einer besonders kompakt
ausgeführten Pulverrückgewinnungsvorrichtung,
die sich durch ihre einfache Bauweise und einen geringen Platzbedarf
auszeichnet.
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Des
Weiteren ist zu berücksichtigen, dass sich bei einem im
Inneren des Zyklonabscheiders vorgesehenen Siebes die beispielsweise
bei einem Farbwechsel erforderliche Reinigung des Siebes wesentlich
leichter und schneller realisieren lässt, ohne dass Gefahr
besteht, dass dabei die Umgebung mit Pulver kontaminiert wird. So
ist es beispielsweise denkbar, dass das Sieb über eine
vorzugsweise horizontale Schwenkbewegung zwischen den unteren Endbereich
des Abscheidebereiches und den Pulversammelbereich ein- und ausschwenkbar
ist. In einem nur teilweise eingeschwenkten Zustand kann das Sieb
bereits mühelos von dem Bediener des Zyklonabscheiders
zum Zwecke der Reinigung erreicht werden, wobei jedwedes bei der
Reinigung von dem Sieb abfallendes Pulvermaterial von der im Zyklonabscheider
eingestellten Strömung angesogen wird und somit nicht nach
Außen gelangen kann.
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Aufgrund
der speziellen Positionierung des Siebes zwischen dem unteren Endbereich
des Abscheidebereiches und dem Pulversammelbereich wird ferner sichergestellt,
dass das Sieb in einer horizontalen Ebene unmittelbar am Umkehrpunkt
der sich im Betrieb innerhalb des Zyklonabscheiders ausbildenden
Hauptströmung befindet. Obwohl es grundsätzlich
denkbar ist, dass das Sieb in einer durch den Umkehrpunkt laufenden
horizontalen Ebene liegt, ist es für die Effizienz des
Siebvorganges bevorzugt, wenn das Sieb leicht oberhalb des Umkehrpunktes
angeordnet ist, damit die in Richtung Pulversammelbereich gerichteten
Axialgeschwindigkeitskomponenten der Hauptströmung im Inneren
des Zyklonabscheiders für den Durchtritt der Pulverpartikel durch
den Siebboden bzw. den Siebbelag ausgenutzt werden können.
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Selbstverständlich
ist es aber auch denkbar, dass das Sieb in einer horizontalen Ebene
angeordnet ist, welche durch den Umkehrpunkt der sich im Betrieb
innerhalb des Zyklonabscheiders ausbildenden Hauptströmung
läuft. Auch ist es denkbar, wenn das Sieb unterhalb des
Umkehrpunktes liegt. Dies ist insbesondere dann möglich,
wenn beispielsweise das Sieb eine im Vergleich zur Korngröße
des Pulvers relativ große Maschenweite aufweist, so dass für
den Siebvorgang, d. h. für den Durchtritt der Pulverpartikel
durch den Siebboden bzw. den Siebbelag auf eine treibende Kraft
in Gestalt der in Richtung Pulversammelbereich gerichteten Axialgeschwindigkeitskomponenten
der Hauptströmung verzichtet werden kann. Wesentlich ist,
dass das Sieb in oder in der Nähe (oberhalb oder unterhalb)
des Umkehrpunktes der Hauptströmung angeordnet ist, um
eine aufgrund von Reibung verursachte und durch im Gemischstrom
enthaltenen Pulverpartikel erzeugte mechanische Beanspruchung der
Sieboberfläche und somit Abrieb und Materialverlust an
der Sieboberfläche vermeiden oder zumindest deutlich reduzieren zu
können.
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Der
für die Positionierung des Siebes charakteristische Umkehrpunkt
der sich im Betrieb innerhalb des Zyklonabscheiders ausbildenden
Hauptströmung wird durch die natürliche Wirbellänge
bestimmt. Bei einem Zyklonabscheider, dessen Abscheidebereich einen
kegelstumpfartig ausgebildeten unteren Endbereich aufweist, endet
der sich im Betrieb im Inneren des Zyklonabscheiders ausbildende
Wirbel näherungsweise in einem Punkt, der dem Schnittpunkt
der Mantellinien des kegelstumpfartig ausgebildeten unteren Endbereiches
entspricht.
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Wesentlich
ist, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Hauptströmung
im Umkehrpunkt den Wert Null annimmt bzw. im Vergleich zur Umfangsströmung
oberhalb des Umkehrpunktes deutlich reduziert ist. Indem das Sieb
erfindungsgemäß im oder unmittelbar am Umkehrpunkt
der Hauptströmung angeordnet ist, kann wirkungsvoll die
aufgrund von Reibung verursachte und durch im Gemischstrom enthaltenen
Pulverpartikel erzeugte mechanische Beanspruchung der Sieboberfläche
und somit Abrieb und Materialverlust an der Sieboberfläche
deutlich reduziert werden. Demnach zeichnet sich der erfindungsgemäße
Zyklonabscheider dadurch aus, dass im Vergleich zu herkömmlichen
Zyklonabscheidern weniger häufig Wartungsarbeiten und somit
Standzeiten des Zyklonabscheiders erforderlich sind.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Zyklonabscheiders sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren eine Pulverrückgewinnungsvorrichtung
für eine Pulverbeschichtungsanlage, wobei die Pulverrückgewinnungsvorrichtung
einen Zyklonabscheider gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiel beschrieben. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 schematisch
eine Pulversprühbeschichtungsanlage als Beispiel für
eine Vielzahl von verschiedenen Sprühbeschichtungsanlagen,
in welchen ein Zyklonabscheider gemäß der Erfindung
als Pulverrückgewinnungsvorrichtung anwendbar ist;
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2 eine
Seitenansicht auf die Vorderseite des unteren Endbereiches eines
Zyklonabscheiders gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung in einer längsgeschnittenen Darstellung;
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3 eine
Seitenansicht auf den unteren Endbereich des Zyklonabscheiders gemäß 2 in einer
längsgeschnittenen Darstellung;
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4 eine
perspektivische Ansicht auf den unteren Endbereich eines Zyklonabscheiders
gemäß 1 mit ausgeschwenktem Siebgehäuse;
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5 eine
Draufsicht auf den unteren Endereich des Zyklonabscheiders gemäß 4 mit
ausgeschwenktem Siebgehäuse, wobei der Pulversammelbereich
mit dem Abscheidebereich direkt verbunden ist; und
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6 eine
Seitenansicht auf ein Siebgehäuse zur Verwendung in einem
Zyklonabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
schematisch eine Ausführungsform einer Pulversprühbeschichtungsanlage
zum Sprühbeschichten von Objekten 2 mit Beschichtungspulver,
welches danach in einem nicht gezeigten Wärmeofen auf das
Objekt aufgeschmolzen wird. Die in 1 dargestellte
Pulversprühbeschichtungsanlage weist einen Zyklonabscheider 100 gemäß der Erfindung
auf.
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Für
die Steuerung der Funktionen der Pulversprühbeschichtungsanlage
sind ein oder mehrere elektronische Steuergeräte 3 vorgesehen.
Zur pneumatischen Förderung des Beschichtungspulvers sind Pulverpumpen 4 vorgesehen.
Dies können Injektoren sein, in welchen Beschichtungspulver
mittels als Förderluft dienender Druckluft aus einem Pulverbehälter angesaugt
wird, wonach dann das Gemisch aus Förderluft und Beschichtungspulver
gemeinsam in einen Behälter oder zu einer Sprühvorrichtung
strömt.
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Als
Pulverpumpe können auch solche Pumpenarten verwendet werden,
welche kleine Pulverportionen mittels Druckluft nacheinander fördern,
wobei jeweils eine kleine Pulverportion (Pulvermenge) in einer Pulverkammer
gespeichert und dann mittels Druckluft aus der Pulverkammer herausgedrückt wird.
Die Druckluft bleibt hinter der Pulverportion und schiebt die Pulverportion
vor sich her. Diese Pumpenarten werden manchmal als Druckluftschubpumpen
oder als Pfropfenförderungs-Pumpen bezeichnet, da die Druckluft
die gespeicherte Pulverportion wie einen Pfropfen vor sich her durch
eine Pumpenauslassleitung schiebt.
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Zur
Erzeugung der Druckluft für die pneumatische Förderung
des Beschichtungspulvers und zur Fluidisierung des Beschichtungspulvers
ist eine Druckluftquelle 6 vorgesehen, welche über
entsprechende Druckeinstellelemente 8, z. B. Druckregler und/oder
Ventile, an die verschiedenen Geräte angeschlossen ist.
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Frischpulver
von einem Pulverlieferanten wird aus einem Lieferantenbehältnis,
was beispielsweise ein Kleinbehältnis 12 oder
beispielsweise ein Großbehältnis 14 sein
kann, mittels einer Pulverpumpe 4 in einer Frischpulverleitung 16 oder 18 einer Siebvorrichtung 10 zugeführt.
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Das
von der Siebvorrichtung 10 gesiebte Beschichtungspulver
wird durch Schwerkraft oder vorzugsweise jeweils durch eine Pulverpumpe 4 über eine
oder mehrere Pulverzufuhrleitungen 20 durch Pulvereinlassöffnungen 26 in
eine Zwischenbehälter kammer 22 eines Zwischenbehälters 24 gefördert. Das
Volumen der Zwischenbehälterkammer 22 ist vorzugsweise
wesentlich kleiner als das Volumen des Frischpulver-Kleinbehälters 12.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Pulverpumpe 4 der
mindestens einen Pulverzufuhrleitung 20 zu dem Zwischenbehälter 24 eine
Druckluftschubpumpe. Hierbei kann der Anfangsabschnitt der Pulverzufuhrleitung 20 als Pumpenkammer
dienen, in welche von der Siebvorrichtung 10 gesiebtes
Pulver durch ein Ventil, z. B. ein Quetschventil, fällt.
Nachdem diese Pumpenkammer eine bestimmte Pulverportion enthält,
wird die Pulverzufuhrleitung 20 durch Schließen
des Ventils von der Siebvorrichtung 10 strömungsmäßig
getrennt. Danach wird die Pulverportion mittels Druckluft durch
die Pulverzufuhrleitung 20 in die Zwischenbehälterkammer 20 gestoßen.
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Die
Pulvereinlassöffnungen 26 sind vorzugsweise in
einer Seitenwand des Zwischenbehälters 24, vorzugsweise
nahe des Bodens der Zwischenbehälterkammer 22 angeordnet,
so dass beim Durchspülen der Zwischenbehälterkammer 22 mittels Druckluft
auch am Boden befindliche Pulverreste durch die Pulvereinlassöffnungen 26 hinausgetrieben
werden können, zu welchem Zwecke die Pulverzufuhrleitungen 20 vorzugsweise
von der Siebvorrichtung 10 getrennt und in einen Abfallbehälter
gerichtet werden, wie dies in 1 schematisch
durch einen gestrichelten Pfeil 28 angedeutet ist. Zum
Reinigen der Zwischenbehälterkammer 22 ist beispielsweise
ein mit Druckluftdüsen versehener Tauchkolben 30 durch
die Zwischenbehälterkammer 22 hindurch bewegbar.
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An
ein oder vorzugsweise mehrere Pulverauslassöffnungen 36 sind
Pulverpumpen 4, z. B. Injektoren, zur Förderung
von Beschichtungspulver durch Pulverleitungen 38 zu Sprühvorrichtungen 40 angeschlossen.
Die Sprühvorrichtungen 40 können Sprühdüsen
oder Rotationszerstäuber zum Sprühen des Beschichtungspulvers 42 auf
das zu beschichtende Objekt 2 aufweisen, welches sich vorzugsweise
in einer Beschichtungskabine 43 befindet. Die Pulverauslassöffnungen 36 befinden
sich vorzugsweise in einer Wand, welche der Wand gegenüberliegt,
in welcher sich die Pulvereinlass öffnungen 26 befinden. Die
Pulverauslassöffnungen 36 sind vorzugsweise ebenfalls
nahe des Bodens der Zwischenbehälterkammer 22 angeordnet.
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Beschichtungspulver 42,
welches nicht an dem Objekt 2 haftet, wird als Überschusspulver über eine Überschusspulverleitung 44 mittels
eines Saugluftstroms eines Gebläses 46 in einen
Zyklonabscheider 100 gesaugt. Das Überschusspulver
wird im Zyklonabscheider 100 so weit wie möglich
vom Saugluftstrom getrennt. Der getrennte Pulveranteil wird dann
als Rückgewinnungspulver vom Zyklonabscheider 100 über
eine Pulverrückgewinnungsleitung 50 wieder zu
der Zwischenbehälterkammer 22 geleitet.
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Je
nach Pulversorte und/oder Pulververschmutzungsgrad kann auch die
Möglichkeit vorgesehen werden, die Pulverrückgewinnungsleitung 50 von
der Zwischenbehälterkammer 22 zu trennen und das
Rückgewinnungspulver in einen Abfallbehälter zu
leiten, wie dies in 1 durch eine gestrichelte Linie 51 schematisch
dargestellt ist.
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Der
Zwischenbehälter 24 kann einen oder mehrere, beispielsweise
zwei Sensoren S1 und/oder S2 aufweisen, um die Zufuhr von Beschichtungspulver
in die Zwischenbehälterkammer 22 mittels des Steuergerätes 3 und
der Pulverpumpen 4 in den Pulverzuleitungen 20 zu
steuern. Beispielsweise detektiert der untere Sensor S1 ein unteres
Pulverniveaulimit und der obere Sensor S2 ein oberes Pulverniveaulimit.
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Der
unteren Endbereich des Zyklonabscheiders 100 dient als
Pulversammelbereich 104 und kann als Vorratsbehälter
für Rückgewinnungspulver ausgebildet und verwendet
werden und hierfür mit einem oder mehreren Sensoren, bei
den dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Zyklonabscheiders 100 mit genau einem Sensoren S3 versehen
sein, welcher funktionsmäßig mit dem Steuergerät 3 verbunden
sind. Dadurch kann beispielsweise automatisch die Frischpulverzufuhr
durch die Frischpulverzuleitungen 16 und 18 gestoppt
werden, solange im Zyklonabscheider 100 ausreichend Rückgewinnungspulver
vorhanden ist, um der Zwischenbehälterkammer 22 Rückgewinnungspulver
in ausreichender Menge zuzuführen, welche für
den Sprühbeschichtungsbetrieb mittels der Sprühvorrichtungen 40 erforderlich
ist. Wenn im Zyklonabscheider 100 hierfür nicht
mehr ausreichend Rückge winnungspulver vorhanden ist, kann
automatisch auf die Zufuhr von Frischpulver durch die Frischpulverzuleitungen 16 oder 18 umgeschaltet
werden. Ferner besteht auch die Möglichkeit, Frischpulver
und Rückgewinnungspulver gleichzeitig der Zwischenbehälterkammer 22 zuzuführen,
so dass sie miteinander vermischt werden.
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Die
Abluft des Zyklonabscheiders 100 gelangt über
ein mittig von oben herab in den Einlaufbereich 101 mündendes
Tauchrohr (nicht explizit dargestellt) und eine Abluftleitung 54 in
eine Nachfiltervorrichtung 56 und darin durch ein oder
mehrere Filterelemente 58 zu dem Gebläse 46 und
nach diesem in die Außenatmosphäre. Die Filterelemente 58 können Filtersäcke
oder Filterpatronen oder Filterplatten oder ähnliche Filterelemente
sein. Das mittels der Filterelemente 58 vom Luftstrom getrennte
Pulver ist normalerweise Abfallpulver und fällt durch Schwerkraft
in einen Abfallbehälter oder kann, wie in 1 zeigt, über
eine oder mehrere Abfallleitungen 60, welche jeweils eine
Pulverpumpe 4 enthalten, in einen Abfallbehälter 62 an
einer Abfallstation 63 gefördert werden.
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Je
nach Pulverart und Pulverbeschichtungsbedingungen kann das Abfallpulver
auch wieder zurückgewonnen werden zur Siebvorrichtung 10,
um erneut in den Beschichtungskreislauf zu gelangen. Dies ist in 1 durch
Weichen 59 und Zweigleitungen 61 der Abfallleitungen 60 schematisch
dargestellt.
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Beim
Mehrfarbenbetrieb, bei welchem verschiedene Farben jeweils nur kurze
Zeit versprüht werden, werden üblicherweise der
Zyklonabscheider 100 und die Nachfiltervorrichtung 56 verwendet
und das Abfallpulver der Nachfiltervorrichtung 56 gelangt in
den Abfallbehälter 62. Der Pulverabscheide-Wirkungsgrad
des Zyklonabscheiders 100 ist zwar meistens geringer als
der der Nachfiltervorrichtung 56, jedoch kann er schneller
gereinigt werden als die Nachfiltervorrichtung 56. Beim
Einfarbenbetrieb, bei welchem für lange Zeit das gleiche
Pulver verwendet wird, ist es möglich, auf den Zyklonabscheider 100 zu verzichten
und die Überschusspulverleitung 44 anstelle der
Abluftleitung 54 an die Nachfiltervorrichtung 56 anzuschließen
und die Abfallleitungen 60, welche in diesem Fall zurückzugewinnendes
Pulver enthalten, als Rückgewinnungspulverleitungen an die
Siebvorrichtung 10 anzuschließen. Beim Einfarbenbetrieb
wird üblicherweise nur dann der Zyklonabscheider 100 in
Kombina tion mit der Nachfiltervorrichtung 56 verwendet,
wenn es sich um ein problematisches Beschichtungspulver handelt.
In diesem Fall wird nur das Rückgewinnungspulver des Zyklonabscheiders 100 über
die Pulverrückgewinnungsleitung 50 Zwischenbehälterkammer 22 zugeführt, während
das Abfallpulver der Nachfiltervorrichtung 56 als Abfall
in den Abfallbehälter 62 oder in einen anderen
Abfallbehälter gelangt, welch letzterer ohne Abfallleitungen 60 direkt
unter eine Auslassöffnung der Nachfiltervorrichtung 56 gestellt
werden kann.
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Am
unteren Ende des Pulversammelbereiches 104 der Zyklonvorrichtung 100 kann
ein Auslassventil 64, beispielsweise ein Quetschventil
vorgesehen sein. Ferner kann oberhalb von diesem Auslassventil 64,
im oder am unteren Ende des, als Vorratsbehälter ausgebildeten
Pulversammelbereiches 104 des Zyklonabscheiders 100,
eine Fluidisiervorrichtung 66 zur Fluidisierung des Beschichtungspulvers
vorgesehen sein. Die Fluidisiervorrichtung 66 enthält
mindestens eine Fluidisierwand 80 aus einem offenporigem
oder mit engen Bohrungen versehenen Material, welches für
Druckluft, jedoch nicht für Beschichtungspulver durchlässig
ist. Die Fludisierwand 80 ist zwischen dem Pulverweg und
einer Fluidiesier-Druckluftkammer 81 angeordnet. Die Fluidisier-Druckluftkammer 81 ist über
ein Druckeinstellelement 8 mit der Druckluftquelle 6 verbindbar.
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Die
Frischpulverleitung 16 und/oder 18 kann an ihrem
stromaufwärtigen Ende, entweder direkt oder durch die Pulverpumpe 4,
mit einem Pulverförderrohr 70 strömungsmäßig
verbunden sein, welches in den Lieferantenbehälter 12 oder 14 eintauchbar
ist zum Absaugen von frischem Beschichtungspulver. Die Pulverpumpe 4 kann
am Anfang, am Ende oder dazwischen in der Frischpulverleitung 16 bzw. 18 oder
am oberen oder unteren Ende des Pulverförderrohres 70 angeordnet
werden.
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1 zeigt
als Frischpulver-Kleinbehälter einen Frischpulver-Pulversack 12 in
einem Sackaufnahmetrichter 74. Der Pulversack 12 wird
von dem Sackaufnahmetrichter 74 in einer definierten Form gehalten,
wobei die Sacköffnung sich am oberen Sackende befindet.
Der Sackaufnahmetrichter 74 kann auf einer Waage oder Wägesensoren 76 angeordnet werden.
Diese Waage oder die Wägesensoren können, je nach
Art, eine optische Anzeige und/oder ein elektrisches Signal erzeugen,
welches nach Abzug des Gewichts des Sackaufnahmetrichters 74 dem Gewicht
und damit auch der Menge des Beschichtungspulvers in dem Kleinbehälter 12 entspricht.
Am Sackaufnahmetrichter 74 ist vorzugsweise mindestens
ein ihn vibrierender Vibrator 78 angeordnet.
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Wesentlich
ist, dass bei der Pulversprühbeschichtungsanlage gemäß der
Darstellung in 1 der im Zyklonabscheider 100 vom
Saugluftstrom getrennte Pulveranteil mit Hilfe einer Pulverpumpe 4 als Rückgewinnungspulver
vom Zyklonabscheider 100 über die Pulverrückgewinnungsleitung 50 direkt
zu der Zwischenbehälterkammer 22 geleitet werden kann,
ohne dass es auf dem Weg von dem Pulversammelbereich 104 des
Zyklonabscheiders 100 zu der Zwischenbehälterkammer 22 das
Rückgewinnungspulver eine Siebvorrichtung, beispielsweise
die Siebvorrichtung 10 passieren muss. Dies ist möglich, da – wie
es nachfolgend detailliert beschrieben wird – bereits im
Inneren des Zyklonabscheiders ein Sieb 121 zum Sieben des
in dem Abscheidebereich 103 des Zyklonabscheiders 100 abgeschiedenen
Pulvers vorgesehen ist. Selbstverständlich ist es aber
auch möglich, dass trotz des im Zyklonabscheider 100 vorgesehenen
Siebes 121 der im Zyklonabscheider 100 vom Saugluftstrom
getrennte Pulveranteil mit Hilfe der Pulverpumpe 4 als
Rückgewinnungspulver zunächst in die Siebvorrichtung
und von dort in die Zwischenbehälterkammer 22 geleitet
wird.
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Nachfolgend
wird ein Zyklonabscheider 100 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die
Darstellungen gemäß den 2 und 3 näher
beschrieben. Dabei zeigt 2 in einer längsgeschnittenen
Darstellung eine Draufsicht auf den unteren Endbereich des Zyklonabscheiders
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
während in 3 ebenfalls in einer längsgeschnittenen
Darstellung eine Seitenansicht auf den unteren Endbereich des Zyklonabscheiders
gemäß 2 dargestellt ist.
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Gemäß der
dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Zyklonabscheiders 100 ist zumindest der untere Endbereich 103a des
Abscheidebereichs 103 kegelstumpfartig mit einer sich in Richtung
des Pulversammelbereiches 104 verjüngenden, insbesondere
konisch zulaufenden Mantelgeometrie ausgeführt. Obwohl
in den 2 und 3 nicht dargestellt, kann der
obere Endbereich 103b des Abschei debereichs 103 ebenfalls
leicht konisch zulaufend oder aber auch zylindrisch ausgebildet
sein, wie es in der Darstellung des Zyklonabscheiders 100 in 1 angedeutet
ist. Am oberen Ende des Abscheidebereichs 103 schließt
sich ein ebenfalls zylindrisch ausgebildeter Einlaufbereich 101 mit
dem Pulvereinlass 101 an. Im radialen Zentrum des Einlaufbereiches
befindet sich ein Luftstromauslass, welcher durch das stromaufwärtige Ende
der Abluftleitung 54 gebildet oder an welchen die Abluftleitung 54 angeschlossen
sein kann.
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Zum
Sammeln des in dem Abscheidebereich 103 abgeschiedenen
Pulvers ist mit dem unteren Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 der Pulversammelbereich 104 verbundenen
oder verbindbaren. Bei der Ausführungsform gemäß 2 oder 3 ist
der untere Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 über
ein zylinderförmiges Siebgehäuse 120,
in welchem das Sieb 121 gehalten wird, mit dem Pulversammelbereich 104 verbunden.
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Der
Pulversammelbereich 104 weist eine sich in Richtung des
am unteren Ende des Pulversammelbereiches 104 vorgesehenen
Pulverauslasses 105 insbesondere konisch verjüngenden
Mantelgeometrie auf, so dass das in dem Pulversammelbereich 104 gesammelte
Rückführungspulver durch Schwerkraft in Richtung
Pulverauslass 105 fällt. Der Pulverauslass 105 ist
mit dem Pulverauslassventil 64, vorzugsweise ein Quetschventil,
versehen, mittels welchem der Pulverauslass 105 alternativ
geöffnet oder geschlossen werden kann.
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Im
unteren Teil des Pulversammelbereiches 104 kann eine Fluidisiervorrichtung 66 angeordnet sein
zur Fluidisierung des Rückgewinnungspulvers im Pulversammelbereich 104.
Die Fluidisiervorrichtung 66 kann in den Pulversammelbereich 104 hineinragen
oder vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass die Fluidisierwand 66 mindestens
einen Teil der Wand des Pulversammelbereiches 104.
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Der
Begriff Fluidisieren bedeutet hier, dass die Fluidisierdruckluft
das Rückgewinnungspulver durchströmt und dadurch
das Rückgewinnungspulver in einen fließfähigen
(fluidisierten) Zustand versetzt oder die Fließfähigkeit
des Rückgewinnungspulvers verbessert.
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Wie
bereits angedeutet, kann der Pulversammelbereich 104 mit
mindestens einem Sensor S3 versehen sein. Dies kann ein Niveausensor
oder Schalter sein, welcher ein Signal erzeugen, in Abhängigkeit
davon, ob das Rückgewinnungspulver im Pulversammelbereich 104 mindestens
das von dem Sensor S3 detektierte Pulverniveau erreicht oder nicht.
Der Sensor S3 ist beispielsweise in einem bestimmten Abstand über
dem Pulverauslassventil 64 angeordnet, und kann dazu verwendet
werden, eine vorbestimmte Reservemenge an Rückgewinnungspulver
zu definieren.
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Die
Verwendung von mindestens einem Sensor S3 ermöglicht eine
Steuerung des Pulverauslassventils 64 in Abhängigkeit
von einem Signal des Sensors S3 mittels des Steuergerätes 3.
Das Pulverauslassventil 64 kann von dem Steuergerät 3,
falls es erwünscht wird, auch in Abhängigkeit
von anderen Kriterien gesteuert werden, beispielsweise in Abhängigkeit
davon, ob der Sensor S1 des Zwischenbehälters 24 Pulverbedarf
meldet und/oder in Abhängigkeit von den Sensoren oder Wägemesszellen 76 und
damit in Abhängigkeit davon, ob ausreichend Frischpulver
im Frischpulverbehälter 12 vorhanden ist oder nicht.
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Bevorzugt
ist es, wenn eine Einrichtung zum Erzeugen von mechanischen Vibrationen
in dem Pulversammelbereich 104 vorgesehen ist, so dass
bei Bedarf eine mechanische Vibration auf den Pulversammelbereich 104 aufgebracht
werden kann, um auf diese Weise gegebenenfalls auf dem Sensor S3 abgelagertes
Pulvermaterial zu lösen.
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Das
Pulverauslassventil 64 wird vorzugsweise jeweils nur dann
geöffnet, wenn aus dem Pulversammelbereich 104 Rückgewinnungspulver
entnommen wird, während das Pulverauslassventil 64 vorzugsweise
immer dann geschlossen bleibt, wenn dem Zyklonabscheider 100 bzw.
dem Pulversammelbereich 104 kein Pulver entnommen wird.
Dadurch wird vermieden, dass Luft in den Zyklonabscheider 100 gelangt
und die Fliehkraftabscheidung stört.
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Gemäß der
in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform
ist an die Auslassseite des Pulverauslassventils 64 die
Pulverrückgewinnungsleitung 50 angeschlossen.
Vorzugsweise befindet sich in der Pulverrückgewinnungsleitung 50 oder
noch bevorzugter an ihrem stromaufwärtigen oder an ihrem
stromabwärtigen Ende, eine Pulverpumpe 4 zur Förderung
von Rückgewinnungspulver aus dem Pulversammelbereich 104 zu
der Zwischenbehälterkammer 22.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese Pulverpumpe 4 von
einem Steuergerät 3 jeweils nur dann eingeschaltet,
wenn auch das Pulverauslassventil 64 von dem Steuergerät 3 geöffnet
wird. Dadurch wird je nach Art der Pulverpumpe 4 verhindert,
dass von ihr Druckluft aus dem Zyklonabscheider 100 abgesaugt
oder in den Zyklonabscheider 100 gefördert wird
und dadurch die Funktion des Zyklonabscheiders 100 gestört
wird.
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Der
in den 2 bis 5 teilweise dargestellte Zyklonabscheider 100 gemäß der
bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus,
dass einerseits der untere Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 kegelstumpfartig
mit einer sich in Richtung des Pulversammelbereiches 104 verjüngenden, insbesondere
konisch zulaufenden Mantelgeometrie ausgeführt ist, und
dass andererseits der Pulversammelbereich 104 ebenfalls
mit einer sich in Richtung des Pulverauslasses 105 konisch
verjüngenden Mantelgeometrie versehen ist, wobei die Mantellinien M1,
M2 des kegelstumpfartig ausgebildeten unteren Endbereiches 103a des
Abscheidebereiches 103 und die Mantellinien M3, M4 des
konisch ausgebildeten Pulversammelbereiches 104 jeweils
zumindest in etwa den gleichen Winkel zu der Längsachse
des Zyklonabscheiders 100 aufweisen können.
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Zwischen
dem unteren Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 und
dem Pulversammelbereich 104 befindet sich ein zylindrischer
Zwischenabschnitt, der bei der dargestellten Ausführungsform des
Zyklonabscheiders 100 durch das Siebgehäuse 120 gebildet
wird. Dieses Siebgehäuse 120 dient zum Halten
des Siebes 121 und ist vorzugsweise in den Raum zwischen
dem unteren Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 und
dem Pulversammelbereich 104 einsetzbar, d. h. entfernbar
angeordnet.
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Wenn
das Siebgehäuse 120 in den Raum zwischen dem unteren
Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 und
dem Pulversammelbereich 104 eingesetzt ist, ist das in
dem Siebgehäuse 120 aufgenommene Sieb 121 derart
angeordnet, dass es sich in einer horizontalen Ebene zwischen dem
unteren Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 und
einer Ebene liegt, in welcher sich der Schnittpunkt S der Mantellinien
M1, M2 des kegelstumpfartig ausgebildeten unteren Endbereiches 103a des
Abscheidebereiches 103 befindet. Dabei ist vorgesehen,
dass die Öffnung am oberen Ende des zylinderförmigen
Siebgehäuses 120 mit der Auslassöffnung
am unteren Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 und
die Öffnung am unteren Ende des zylinderförmigen
Siebgehäuses 120 mit der Einlassöffnung
am oberen Ende des Pulversammelbereiches 104 übereinstimmt.
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In
einer bevorzugten Realisierung des erfindungsgemäßen
Zyklonabscheiders 100 ist vorgesehen, dass der Pulversammelbereich 104 relativ
zu dem Abscheidebereich 103 in Längsrichtung des
Zyklonabscheiders 100 vorzugsweise pneumatisch, hydraulisch,
elektrisch oder manuell bewegbar ist, so dass in einem Fall, wenn
das zylinderförmige Siebgehäuse 120 nicht
zwischen dem unteren Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 und
dem Pulversammelbereich 104 eingesetzt ist, die Auslassöffnung
des Abscheidebereiches 103 mit der Einlassöffnung
des Sammelbereiches 104 übereinstimmt und verbindbar
ist, wie es den Darstellungen in den 4 und 5 zu
entnehmen ist.
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Dies
ermöglicht es, dass – wie in 5 dargestellt – bei
Bedarf der Zyklonabscheider 100 auch ohne Sieb 121 bzw.
Siebgehäuse 120 betrieben werden kann.
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Den
Darstellungen in den 4 und 5 ist ferner
zu entnehmen, dass bei der bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders 100 das
zylinderförmige Siebgehäuse 120 über
eine horizontale Schwenkbewegung zwischen dem unteren Endbereich 103a des
Abscheidebereiches 103 und dem Pulversammelbereich 104 einschwenkbar
ist.
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In 6 ist
das Siebgehäuse 120 in einer Seitenansicht detailliert
dargestellt. Das Siebgehäuse 120 weist das Sieb 121 sowie
einen Rahmen 122 und einen Druckluft vibrator 123 auf,
welcher am Rahmen 122 befestigt ist und dadurch den Rahmen 122 mit
dem Sieb 121 in Vibration versetzen kann. Die Vibrationsschwingungen
können linear sein, sind jedoch vorzugsweise kreisförmig,
bogenförmig umlaufend oder vor- und zurückgehend.
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Druckluft
zum Antrieb des Vibrators 123 wird dem Vibrator 123 über
einen entsprechenden Anschluß 124 zugeführt.
Obwohl es grundsätzlich denkbar ist, zur Erzeugung von
Vibrationsschwingungen elektrische Vibratoren zu verwenden, weisen
Druckluft-Vibratoren den Vorteil auf, dass diese nicht oder zumindest
weniger anfällig gegenüber der beim Sieb im unteren
Bereich des Zyklonabscheiders auftretenden Staub- bzw. Pulverbelastung
sind. Des Weiteren ist es bei Druckluft-Vibratoren nicht erforderlich,
elektrische Energie zum unteren Bereich des Zyklonabscheiders zuzuführen,
was die Betriebssicherheit erhöht.
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Wie
es insbesondere der Darstellungen in den 4 und 5 zu
entnehmen ist, ist es bevorzugt, wenn zur Schalldämmung
von Geräuschen des Vibrators 123 der Bereich zwischen
dem unteren Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 und dem
Pulversammelbereich 104 schalldämmend ausgebildet
ist. Denkbar hierbei ist es, als Schalldämmung ein Gehäuse 125 vorzusehen,
welches verschließbare Öffnungen in Gestalt von
Türen 126 aufweist, um bei Bedarf das Siebgehäuse 120 aus
dem Raum zwischen dem unteren Endbereich 103a des Abscheidebereiches 103 und
dem Pulversammelbereich 104 herauszunehmen bzw. herauszuschwenken.
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Die
Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen beispielhaft gezeigten
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Zyklonabscheiders beschränkt. Die Erfindung ergibt sich
vielmehr aus einer fachmännischen Gesamtbetrachtung der
Patentansprüche und der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007005312
A1 [0006]