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Die Erfindung betrifft ein Beschichtungssystem zum Beschichten von Gegenständen, umfassend
- a) eine elektrostatisch arbeitende Applikationsvorrichtung mit einer Abgabeeinrichtung, mittels welcher ein Beschichtungsmaterial abgebbar ist;
- b) wenigstens einen Vorlagebehälter für Beschichtungsmaterial, der über eine Einlassleitung mit einer Eingangs-Ventileinrichtung und über eine Versorgungsleitung mit der Abgabeeinrichtung verbunden ist.
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Mit derartigen Beschichtungssystemen werden zum Beispiel in der Automobilindustrie Gegenstände wie Fahrzeugkarosserien oder Karosserieteile mit Hilfe der elektrostatisch arbeitenden Applikationseinrichtung beschichtet. Das Beschichtungsmaterial, z. B. ein Lack, wird dabei von der Abgabeeinrichtung abgegeben und einem elektrischen Feld ausgesetzt, in welchem das abgegebene Beschichtungsmaterial ionisiert und auf Grund elektrostatischer Kräfte zu dem Gegenstand transportiert wird, welcher hierzu z. B. auf Massepotential liegt. Eine solche Applikationseinrichtung kann beispielsweise ein Hochrotationszerstäuber sein, bei dem die Abgabeeinrichtung einen rotierenden Glockenteller umfasst, von dem kleinste Lacktröpfchen abgeschleudert werden, so dass sich ein Lacknebel ausbildet.
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Eine Eingangs-Ventileinrichtung ist in der Praxis ein so genannter Farbwechsler, der in an und für sich bekannter Weise aus Ringleitungen mit unterschiedlichen Medien gespeist wird. Wenn ein Gegenstand mit einer anderen Farbe lackiert werden soll als der zuvor beschichtete Gegenstand, muss ein Farbwechsel durchgeführt werden. Damit ein Farbwechsel möglichst rasch und ohne Zeitverlust erfolgen kann, umfasst ein Beschichtungssystem der eingangs genannten Art häufig zwei Versorgungsstränge, so dass ein Wechselbetrieb erfolgen kann. In der Praxis bedeutet dies, dass die Applikationseinrichtung aus dem einen Versorgungsstrang mit einem ersten Beschichtungsmaterial gespeist wird, während der andere Versorgungsstrang unter Verwendung eines anderen Beschichtungsmaterials vorbereitet wird, so dass ein Farbwechsel in kurzer Zeit durchgeführt werden kann.
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Bei elektrostatisch arbeitenden Systemen müssen die Leitungen in Richtung von der Applikationseinrichtung weg beim Beschichtungsvorgang eine Isolationsstrecke aufbauen und hierzu zumindest über einen ausreichend langen Abschnitt sauber und trocken sein. Die Leitungen sind entsprechend aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt.
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Hierzu wird bei vom Markt her bekannten Systemen ein Leitungsabschnitt mit Spülmittel gereinigt und hiernach mit Druckluft trocken geblasen, wodurch eine elektrische Isolationsstrecke etabliert wird.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Beschichtungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Herstellung einer solchen Isolationsstrecke effektiv unterstützt ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Beschichtungssystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
- c) eine mechanische Isolationseinrichtung vorhanden ist, welche
- ca) einen Abschnitt der Einlassleitung als Isolationskanal definiert;
- cb) einen Räumkörper umfasst;
- cc) eine mechanische Antriebseinrichtung mit einem Antriebselement umfasst, mittels welchem der Räumkörper in dem Isolationskanal zumindest von einer Parkposition in eine Isolationsposition bewegbar ist, wobei der Räumkörper bei dieser Isolationsbewegung die Innenmantelfläche des Isolationskanals von Material befreit, wodurch zwischen dem Vorlagebehälter und der Eingangs-Ventileinrichtung eine elektrische Isolationsstrecke ausbildbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die Isolationsstrecke folglich zumindest mechanisch unterstützt aufgebaut. Es wurde erkannt, dass dies effektiver und schneller ist im Vergleich zur Reinigung und Trocknung einer Leitung nur mit fluiden Medien. Insbesondere wird der Räumkörper bei seiner Isolationsbewegung nicht durch ein fluides Medium angetrieben, sondern mechanisch bewegt. Dies garantiert eine eindeutig definierte Position des Räumkörpers.
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Es ist günstig, wenn der Isolationskanal einen Parkraum für den Räumkörper umfasst, wobei in Richtung auf den Vorlagebehälter zu betrachtet vor dem Parkraum radial ein Leitungs-Teilstück der Einlassleitung von dem Isolationskanal abgeht, welches den Isolationskanal mit dem Vorlagebehälter verbindet. Somit verbleibt zwischen dem Isolationskanal und dem Vorlagebehälter ein Leitungs-Teilstück, welches auch bei aufgebauter Isolationsstrecke gegebenenfalls noch mit leitendem Material gefüllt sein kann, ohne dass dies die Betriebssicherheit negativ beeinflusst.
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Ein vorteilhaftes Antriebskonzept ist umgesetzt, wenn das Antriebselement der Antriebseinrichtung ein Schubelement ist, welches mit einer Schubwelle oder einer Schubstange verbunden ist. Eine Schubwelle kann im Gegensatz zu einer Schubstange flexibel gebogen werden. Das Schubelement vergrößert insbesondere die Anlagefläche an den Räumkörper, wenn dieser angeschoben wird.
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Alternativ kann das Antriebselement der Antriebseinrichtung eine Schubwelle oder einer Schubstange sein, welche bewegungsfest mit dem Räumkörper verbunden ist.
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Es ist bautechnisch günstig, wenn die Schubwelle oder die Schubstange durch eine Durchgangsöffnung in einer Stirnwand des Parkraums hindurch in einen Antriebsraum geführt ist, der neben dem Parkraum angeordnet ist, wo die Schubwelle oder die Schubstange mit einer Antriebseinheit gekoppelt ist.
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Wenn die Schubwelle vorgesehen ist, ist es von Vorteil, wenn die Antriebseinheit eine Wickeleinrichtung ist, durch welche die Schubwelle aus dem Antriebsraum in den Isolationskanal hinein abwickelbar und aus dem Isolationskanal heraus in den Antriebsraum aufwickelbar ist.
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Wenn die Schubstange vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, wenn die Antriebseinheit eine Zylindereinrichtung ist, bei welcher der Antriebsraum einen Zylinderraum bildet und durch welche die Schubstange in den Isolationskanal hinein oder aus dem Isolationskanal heraus bewegbar ist. Alternativ kann die Schubstange auch über eine elektrisch wirkende Lineareinheit bewegt werden.
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Vorzugsweise sind der Isolationskanal, der Antriebsraum und die Antriebseinheit in einem Isolationsgehäuse untergebracht. Hierdurch können die Komponenten gegebenenfalls als Baueinheit in eine Leitung eingefügt werden, wobei dann die erforderlichen Anschlussmöglichkeiten vorhanden sind.
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Im Hinblick auf die Reinigung der Einlassleitung ist es günstig, wenn diese eine Molchleitung umfasst, welche sich zwischen einer Start-Molchstation und einer Ziel-Molchstation erstreckt.
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Es ist günstig, wenn die Isolationsstrecke so nah wie möglich am Vorlagebehälter etabliert wird. Daher ist es von Vorteil, wenn die Einlassleitung einen Verbindungsabschnitt definiert, welcher die Zielmolchstation und den Vorlagebehälter verbindet, wobei der Isolationskanal ein Abschnitt des Verbindungsabschnitts ist.
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Im Hinblick auf die Versorgung des Systems mit Farbe und/oder anderen Medien ist die Eingangs-Ventileinrichtung bevorzugt ein Farbwechsler.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen zeigen
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1 schematisch ein Beschichtungssystem mit einer Isolationseinrichtung;
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2 das Beschichtungssystem nach 1, wobei die Isolationseinrichtung in einer Isolationskonfiguration gezeigt ist;
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3 schematisch das Beschichtungssystem mit einer Isolationseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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4 das Beschichtungssystem nach 3, wobei die Isolationseinrichtung in einer Isolationskonfiguration gezeigt ist.
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Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Dort bezeichnet 10 insgesamt ein Beschichtungssystem zum Beschichten von Gegenständen, beispielsweise von Fahrzeugkarosserien oder von deren Anbauteilen, welche nicht eigens gezeigt sind.
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Das Beschichtungssystem 10 umfasst eine nur schematisch gezeigte elektrostatisch arbeitende Applikationsvorrichtung 12, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Hochrotationszerstäuber 14 mit einem rotierenden Glockenteller 16 ist.
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Die Applikationsvorrichtung 12 umfasst eine Abgabeleitung 18, über welche Beschichtungsmaterial auf einen Gegenstand abgegeben werden kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die Abgabeleitung 18 zu dem Glockenteller 16 des Hochrotationszerstäubers 14. Der Glockenteller 16 und die Abgabeleitung 18 bilden somit eine Abgabeeinrichtung.
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Die Applikationsvorrichtung 12 kann wahlweise aus zwei Versorgungssträngen 20 mit Material versorgt werden, wobei in den Figuren der erste Versorgungsstrang mit 20.1 und der zweite Versorgungsstrang mit 20.2 bezeichnet ist. Der zweite Versorgungsstrang 20.2 ist nur angedeutet und nicht im Detail gezeigt. Der erste und der zweite Versorgungsstrang 20.1 und 20.2 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel baugleich.
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Die beiden Versorgungsstränge 20 erstrecken sich jeweils zwischen einer Eingangs-Ventileinrichtung 22 und einer Ausgangs-Ventileinrichtung 24.
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Die Eingangs-Ventileinrichtung 22 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als an und für sich bekannter Farbwechsler 26 ausgebildet, welcher aus Ringleitungen 28 mit unterschiedlichen Medien gespeist werden kann. Außerdem ist die Eingangs-Ventileinrichtung 22 mit einer Arbeitsleitung 30 verbunden. Einerseits kann der Eingangs-Ventileinrichtung 22 über die Arbeitsleitung 30 ein Arbeitsfluid wie Druckluft oder ein Spülmittel zugeführt werden. Andererseits kann die Arbeitsleitung 30 als so genannter Dump dienen, um Material aus dem System herauszuführen.
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Hierfür ist die Arbeitsleitung 30 ihrerseits in an und für sich bekannter Weise mit einer nicht eigens gezeigten Ventileinrichtung verbunden, welche die Arbeitsleitung 30 mit einer Druckluftquelle, einer Spülmittelquelle und einem Auslass verbinden kann. Wenn nachfolgend weitere Leitungen als Arbeitsleitungen bezeichnet werden, erfüllen diese sinngemäß denselben Zweck und sind mit einer entsprechenden Ventileinrichtung und Materialquellen sowie einem Auslass verbunden.
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Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann jeder der Versorgungsstränge 20 mit einer gesonderten Eingangs-Ventileinrichtung 26 verbunden sein.
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Jeder Versorgungsstrang 20 umfasst einen Vorlagebehälter 32 in Form eines Kolbendosierers 34, aus dem die Applikationsvorrichtung 12 über eine Versorgungsleitung 36 gespeist werden kann. Der Kolbendosierer 34 veranschaulicht nur ein Beispiel für einen Vorlagebehälter 32 für Beschichtungsmaterial.
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Um nun die Abgabeeinrichtung 16, 18 der Applikationsvorrichtung 12 mit den Versorgungssträngen 20 und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel konkret mit deren Kolbendosierern 34 zu verbinden, ist die Abgabeleitung 18 mit der Ausgangs-Ventileinrichtung 24 verbunden, in welche auch die jeweilige Versorgungsleitung 36 jedes Versorgungsstranges 20 mündet. Die Ausgangs-Ventileinrichtung 24 ist außerdem mit einer Arbeitsleitung 38 für Druckluft/Spülmittel/Dump verbunden.
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Der Kolbendosierer 34 umfasst einen Zylinder 40, in dem ein Kolben 42 mit Hilfe eines nicht eigens gezeigten Kolbenantriebs bewegt werden kann. Der Kolben 42 begrenzt mit dem Zylinder 40 einen Arbeitsraum 44, welcher mit der Versorgungsleitung 36 über eine Dosierer-Ventileinheit 46 verbunden ist. Außerdem ist der Arbeitsraum 44 über die Dosierer-Ventileinheit 46 mit einer Einlassleitung 48 verbunden. Ferner mündet eine Arbeitsleitung 50 für Druckluft/Spülmittel/Dump in die Dosierer-Ventileinheit 46.
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Die Einlassleitung 48 erstreckt sich zwischen dem Farbwechsler 26 und dem Kolbendosierer 34 und umfasst als molchbaren Leitungsabschnitt eine Molchleitung 52, die sich zwischen einer ersten Molchstation 54 und einer zweiten Molchstation 56 erstreckt. Der Einfachheit halber werden nachfolgend die erste Molchstation 54 als Startmolchstation und die zweite Molchstation 56 als Zielmolchstation bezeichnet.
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Die Startmolchstation 54 und die Zielmolchstation 56 sind in an und für sich bekannter Art und Weise mit jeweils einer Arbeitsleitung 54a bzw. 56a für Druckluft/Spülmittel/Dump verbunden.
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Die Einlassleitung 48 definiert einen Verbindungsabschnitt 58, welcher die Zielmolchstation 56 und den Vorlagebehälter 32, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dessen Dosierer-Ventileinheit 4, miteinander verbindet.
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Um zwischen dem Farbwechsler 26 und der Applikationsvorrichtung 12 die eingangs erläuterte Isolationsstrecke aufzubauen, ist eine mechanische Isolationseinrichtung 60 vorgesehen, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem Verbindungsabschnitt 58 integriert ist. Die Isolationseinrichtung 60 definiert einen Abschnitt der Einlassleitung 48, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Abschnitt des Verbindungsabschnitts 58, als Isolationskanal 62 mit einer Innenmantelfläche 62a. Die Isolationseinrichtung 60 umfasst einen Räumkörper 64, der in dem Isolationskanal 62 bewegt werden kann und komplementär zum Innenquerschnitt des Isolationskanals 62 ist.
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Der Isolationskanal 62 ist über einen ersten Endbereich 66a mit einem Leitungs-Teilstück 58a des Verbindungsabschnitts 58 verbunden, das zur Zielmolchstation 56 führt. Am seinem gegenüberliegenden zweiten Endbereich 66b ist der Isolationskanal 62 als Parkraum 68 für den Räumkörper 64 ausgebildet, der in einer Stirnwand 70 endet. Am offenen Ende des Parkraumes 68, d. h. in Richtung auf den Vorlagebehälter 32 zu betrachtet vor dem Parkraum 68, geht radial ein kurzes Leitungs-Teilstück 58b des Verbindungsabschnittes 58 von dem Isolationskanal 62 ab, welches zur Dosierer-Ventileinheit 46 führt. Allgemein ausgedrückt ist das Leitungs-Teilstück 58 ein Leitungs-Teilstück der Einlassleitung 48, welches den Isolationskanal 62 mit dem Vorlagebehälter 32 verbindet.
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Der Räumkörper 64 kann in dem Isolationskanal 62 zwischen einer Parkposition und einer Isolationsposition verschoben werden. In der in 1 zu erkennenden Parkposition befindet sich der Räumkörper 64 in dem Parkraum 68, so dass Material ungehindert von durch den Verbindungsabschnitt 58 hindurch strömen kann. In der in 2 zu erkennenden Isolationsposition befindet sich der Räumkörper 64 im ersten Endbereich 66a und die Isolationseinrichtung 60 befindet sich in einer Isolationskonfiguration.
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Damit der Räumkörper 64 von der Parkposition in die Isolationsposition bewegt werden kann, umfasst die Isolationseinrichtung 60 eine mechanische Antriebseinrichtung 72. Diese weist als Antriebselement ein Schubelement 74 auf, welches im Isolationskanal 62 zwischen der Stirnwand 70 und dem Räumkörper 64 angeordnet ist. Das Schubelement 74 ist auf seiner vom Räumkörper 64 abliegenden Seite mit einer Schubwelle 76 verbunden, die durch eine dazu komplementäre Durchgangsöffnung 78 in der Stirnwand 70 hindurch in einen Antriebsraum 80 geführt ist, der neben dem Parkraum 68 angeordnet ist. Dort ist die Schubwelle 76 mit einer Antriebseinheit 82 gekoppelt, bei der es sich beispielsweise um einen Elektromotor oder einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb handeln kann.
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Beim in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel bildet die Antriebseinheit 82 eine Wickeleinrichtung 84, durch welche die Schubwelle 76 aus dem Antriebsraum 80 in den Isolationskanal 62 hinein abgewickelt und aus dem Isolationskanal 62 heraus in den Antriebsraum 80 aufgewickelt werden kann, wozu die Schubwelle 76 in geeigneter Weise flexibel ausgebildet ist. In axialer Richtung ist die Schubwelle 76 jedenfalls so starr, dass sie den benötigten Druck auf den Räumkörper 64 erzeugen kann.
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Der Isolationskanal 62 und der Antriebsraum 80 mit der Antriebseinheit 82 sind in einem Isolationsgehäuse 86 untergebracht.
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Das Beschichtungssystem 10 mit der Isolationseinrichtung 60 funktioniert nun wie folgt, wobei der Betrieb nur am Beispiel des ersten Versorgungsstranges 20.1 erläutert wird:
Ausgehend von einer Ausgangskonfiguration, in der alle Leitungen und Kanäle materialfrei und gesäubert sind, wird zunächst der Kolbendosierer 34 mit einem ausgewählten Lack aus einer bestimmten Ringleitung 28 gefüllt. Die Schubwelle 76 ist derart im Antriebsraum 80 aufgewickelt, dass sich das Schubelement 74 neben der Stirnwand 70 des Parkraumes 68 befindet.
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Aus dem Farbwechsler 26 gelangt der Lack zunächst in die Startmolchstation 54, wo ein nicht eigens gezeigter Molch in die Molchleitung 52 vor das Lackvolumen eingebracht wird, der dann von dem Lack zur Zielmolchstation 56 geschoben wird. Der Lack strömt dann durch den Verbindungsabschnitt 58 und die Dosierer-Ventileinheit 46 in den Kolbendosierer 34 ein. Dabei befindet sich der Räumkörper 64 der Isolationseinrichtung 60 in seiner Parkposition im Parkraum 68. Falls der Räumkörper 64 sich zunächst außerhalb des Parkraumes 68 im Isolationskanal 62 befindet, wird er von dem Lack in seine Parkposition geschoben.
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Wenn der Kolbendosierer 34 das gewünschte zu applizierende Lackvolumen aufgenommen hat, wird die Lackförderung aus dem Farbwechsler 26 beendet. Die Zielmolchstation 56 und die Dosierer-Ventileinheit 46 werden in eine Konfiguration geschaltet, in welcher die Arbeitsleitungen 50 bzw. 56a mit dem Verbindungsabschnitt 58 verbunden sind.
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Nun wird der Verbindungsabschnitt 58 gespült, indem Spülmittel durch die Arbeitsleitung 50 der Dosierer-Ventileinheit 46 zur Zielmolchstation 56 und aus deren Arbeitsleitung 56a herausgedrückt wird.
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Dann wird der Räumkörper 64 aus seiner Parkposition in seine Isolationsposition geschoben, indem die Schubwelle 76 in den Isolationskanal 62 hinein abgewickelt wird. Bei dieser Isolationsbewegung befreit der Räumkörper 64 die Innenmantelfläche 62a des Isolationskanals 62 von noch daran haftendem Material.
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2 zeigt die Situation, wenn der Räumkörper 64 seine Isolationsposition erreicht hat. Der so von Material befreite Abschnitt des Isolationskanals 62 bildet dann eine elektrische Isolationsstrecke 88 zwischen dem Kolbendosierer 34 und der Zielmolchstation 56. Allgemein ausgedrückt ist die Isolationsstrecke 88 dann zwischen dem Vorlagebehälter 32 und der Eingangs-Ventileinrichtung 22 ausgebildet.
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Gegebenenfalls kann auch auf einen vorherigen Spülvorgang verzichtet und der Räumkörper 64 seine Isolationsbewegung gegen den im Isolationskanal 62 befindlichen Lack durchführen.
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Eine ausreichende Isolationsstrecke hat in der Regel eine Mindestlänge von etwa 300 mm. Es ist selbstverständlich, dass alle beteiligten Komponenten aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sein müssen, wozu insbesondere Kunststoffe in Frage kommen.
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Durch den mechanischen Antrieb kann der Räumkörper 64 unabhängig vom Material im Isolationskanal 62 exakt und um eine definierte Strecke bewegt werden. Für die Überwachung der zurückgelegten Wegstrecke können Positionssensoren für den Räumkörper 64 vorhanden sein. Grundsätzlich ist dessen Isolationsbewegung aber über die Antriebseinheit 82 nachverfolgbar, da der Bewegungsweg der Schubwelle 76 einfach und in an und für sich bekannter Weise überwacht werden kann.
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Bei einem rein fluidischen Vortrieb, wie es bei der Molchtechnik der Fall ist, kann der tatsächlich zurückgelegte Weg des Molches von dem erforderlichen Weg zum Aufbau der Isolationsstrecke abweichen, da dieser durch verschiedene Viskositäten bei unterschiedlichen Materialien in der Leitung und durch Maßtoleranzen beeinflusst wird.
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Lack kann nun aus dem Kolbendosierer 34 über die Versorgungsleitung 36 zur Ausgangs-Ventileinrichtung 24 und in die Abgabeleitung 18 gedrückt werden, so dass Lack von der Applikationsvorrichtung 12 auf einen nicht eigens gezeigten Gegenstand appliziert werden kann. Im Falle des Hochrotationszerstäubers liegt dieser auf Hochspannungspotential. Ein elektrischer Überschlag zu den elektrisch leitfähigen Materialien im ersten Versorgungsstrang 20.1 ist durch die Isolationsstrecke 88 verhindert.
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Während des Applikationsvorganges über den ersten Versorgungsstrang 20.1 wird in an und für sich bekannter Weise ein Farbwechsel vorbereitet. Hierzu wird in entsprechender Weise der im zweiten Versorgungsstrang vorhandene Kolbendosierer befüllt und eine entsprechende Isolationsstrecke aufgebaut.
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Die 3 und 4 zeigen ein Beschichtungssystem 10 mit einer Isolationseinrichtung 60, die eine abgewandelte Antriebseinheit 82 aufweist. Statt einer Wickeleinrichtung 84 ist dort eine Zylindereinrichtung 90 vorgesehen, bei der das Schubelement 74 mit einer Schubstange 92 verbunden ist, die am anderen Ende einen Kolben 94 trägt, wie es an und für sich bekannt ist. Der Kolben 94 läuft in dem Antriebsraum 80, der hier den Zylinderraum bildet. Durch die Zylindereineinrichtung 90 kann die Schubstange 92 in den Isolationskanal 62 hinein oder aus dem Isolationskanal 62 heraus bewegt werden.
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Ansonsten gilt das oben zum Beschichtungssystem 10 nach den 1 und 2 Gesagte sinngemäß entsprechend.
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Das Schubelement 74 kann auch lediglich durch das jeweils freie Ende der Schubwelle 76 oder der Schubstange 92 definiert sein.
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Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen kann der Räumköper 64 auch bewegungsfest mit der Schubwelle 76 oder der Schubstange 92 gekoppelt sein, so dass der Räumkörper 64 den Bewegungen der Schubwelle 76 oder der Schubstange 92 in beide Richtungen folgt. In diesem Fall bildet die Schubwelle 76 oder die Schubstange 92 das Antriebselement.
