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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Vorbehandlung von Werkstücken für eine spätere Oberflächenbehandlung gemäß Anspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind vielfältig Anlagen bekannt, bei denen die Werkstücke im Tauchverfahren in verschiedene Bäder mit unterschiedlichen Chemikalien getaucht werden. Bei anderen Anlagen werden die Chemikalien aufgesprüht. Diesen Anlagen ist gemeinsam, dass metallische Werkstücke mittels eines endlosen Fördersystems hängend transportiert werden. Das Fördersystem kann dabei taktweise oder auch kontinuierlich arbeiten.
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In einem besonderen Stand der Technik, dem Dokument
DE 101 53 786 A1 (Anmelder WOBEK) wird eine Anlage mit einer Vielzahl von Wannen bzw. Spülwannen gezeigt, die in einer großen Bodentasse - also einer Grube im Hallenboden - eingelassen sind. Diese Anlage ist für kleine Fertigungslose konzipiert. Jede Spülwanne ist mit einer Chemikalie gefüllt, die man zur Vorbehandlung für eine nachfolgende Lackierbehandlung oder Pulverbeschichtung benötigt. Die Werkstücke werden unter einer Haube platziert, die oberhalb der Bodentasse angeordnet ist und die längs der Bodentasse auf Schienen über die gewünschte Spülwanne gefahren werden kann. Eine Pumpe wird dann in die entsprechende Chemikalie eingetaucht. Mit dem Förderstrom - aufgeteilt in eine Vielzahl von Düsen - werden dort die Werkstücke mit der entsprechenden Chemikalie besprüht. Die überschüssigen Chemikalien laufen oder tropfen sodann in die Spülwanne zurück. In der Offenlegungsschrift wird erwähnt, dass die Pumpe zum Fördern abgesenkt wird, woraus entnommen werden kann, dass die Pumpe offensichtlich nicht selbstansaugend ausgestaltet ist. Vermutlich ist eine Kreiselpumpe gemeint. Ferner ist an der Beschreibung und der Figur ablesbar, dass die Ausdehnung der Haube - in Längsrichtung der Bodentasse betrachtet - nur einen Bruchteil der Länge der Bodentasse ausmacht. Diese Lösung bringt den erheblichen Nachteil mit sich, dass eine insgesamt sehr großflächige Anlage erforderlich ist, obwohl nur wenige Werkstücke unter der Haube Platz haben und gleichzeitig behandelt werden können.
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In der Schrift
EP 2 492 020 A1 wird eine Vorbehandlungskammer mit einem Auffangsystem für die Chemikalien gezeigt, wo eine Sammeleinrichtung in der horizontalen Ebene - also um eine vertikale Achse - derart zu schwenken ist, dass die verwendeten Chemikalien wieder ihren Medienbehältern zugeführt werden können.
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Die Schrift
FR 2 668 401 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen. Für diese Vorrichtung ist typisch, dass für jede der verwendeten Chemikalien je eine Pumpe verwendet wird.
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Mit der Schrift
GB 873 432 A wird eine Sprüh-Anlage gezeigt, die mittels einer auf dem Boden der Sprühkammer angeordneten Pumpe betrieben wird, wobei auf diesem Boden auch die Chemikalien-Tanks stehen.
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Gemäß der Schrift
DD 1 37 602 A1 werden in einer Beizanlage über mehrere selbstansaugende Arbeitsmittel-Pumpen die Arbeitsmittel der Behandlungskammer zugeführt. Hierbei ist jeweils eine Pumpe für ein Arbeitsmittel zugeteilt.
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Gemäß dem Dokument
DE 92 02 921 U1 wird mittels einer einzigen selbstansaugenden elektrischen Pumpe nur ein einziges Arbeitsmedium (nämlich Farbe bzw. Lack) einer Spritzpistole zugeführt.
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In dem Dokument
DE 100 14 782 A1 ist für jedes Arbeitsmedium (Reinigungsmedium und Spülmedium) je eine selbstansaugende Pumpe vorgesehen, wobei es in dieser Schrift um den technischen Bereich der Reinigung von Düsen und Sprühköpfen, jedoch nicht von Werkstücken geht.
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Auch in der Schrift
DE 103 41 998 A1 ist eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung mit einer nicht selbstansaugenden und zusätzlich einer selbstansaugenden Pumpe offenbart. Insgesamt werden jedoch vier Behälter mit Prozessflüssigkeit gezeigt.
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In der Schrift
DE 690 31 916 T2 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung kleiner Mengen an Befestigungsmitteln gezeigt. Hier dient die erwähnte Pumpe lediglich der Förderung von Kühlwasser. In der entsprechenden Figur ist die Pumpe zwar nur symbolisch angedeutet, aber der Text erwähnt eine selbstansaugende (vertikale) Zentrifugalpumpe. Hierin liegt eine fehlerhafte Offenbarung, da eine Zentrifugalpumpe (= Kreiselpumpe) niemals selbstansaugend sein kann. Zum Starten einer Kreiselpumpe muss immer die Pumpenkammer mit einer Startflüssigkeit gefüllt sein bzw. dauerhaft in das Medium eintauchen.
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In dem Dokument
EP 0 964 750 B1 ist bei einem System zum Beschichten von insbesondere schwer zugänglichen Körpern bzw. von Massen an schwer zugänglichen Orten ebenfalls eine selbstansaugende Pumpe genannt, jedoch nur eine Pumpe für ein Medium (Lack/Farbe für Heizkörper).
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Die Schrift
DE 196 09 821 A1 offenbart in einer Kammer-Spritzwaschmaschine für mehrstufiges Vorbehandeln von zu beschichtenden Werkstücken Ventile, die am Boden der Kammer angeordnet sind. Die Ventile sind hier tellerförmig ausgeführt und schließen dichtend und eben mit der Oberkante des Kammerbodens ab.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anlagenbauweise für kleine Fertigungslose zu finden, welche platzsparender gestaltet ist.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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In der erfindungsgemäßen Anlage wird eine Sprühkabine mit Werkstücken bestückt. Das Besprühen von - beispielsweise metallischen - Werkstücken mit den Chemikalien erfolgt zeitlich aufeinanderfolgend, wobei die Werkstücke ihre Position in der Sprühkabine oder der Anlage nicht verändern. Ein gewisses Pendeln der Werkstücke an einem Werkstückträger - evtl. bedingt durch den Sprühnebel - wird im Rahmen der Erfindung als örtliche Konstanz definiert.
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Weiterhin soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung definiert werden, dass vollentsalztes Wasser oder Stadtwasser hier auch als Chemikalien zu verstehen sind.
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Die vorbeschriebene Funktionalität wird durch die Position der Chemikalien-Vorratstanks ermöglicht, welche direkt unter der Sprühkabine angeordnet sind. Dadurch ergeben sich kurze Förder- und auch Rücklaufwege für die flüssigen Chemikalien mit der vorteilhaften Folge, dass sich weniger Flüssigkeit im Umlauf befindet. Dies erlaubt wiederum eine im Vergleich mit dem Stand der Technik deutlich geringere Bauhöhe der Anlage - also der Höhe der Tanks plus der Höhe der Sprühkabine. Daraus ergibt sich der ganz erhebliche Vorteil, dass auf eine Grube verzichtet werden und die Anlage stattdessen auf dem ebenen Hallenboden errichtet werden kann. Die Anlage ist dadurch auch nicht auf einen endgültigen Standort fixiert, sondern kann jederzeit an eine andere Stelle umgesetzt werden und dadurch für andere Zwecke benötigte ebene Hallenfläche freigeben.
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Für die erfinderische Tätigkeit von wesentlicher Bedeutung ist ferner, dass nur eine einzige Pumpe erforderlich ist und diese ortsfest und selbstansaugend ausgebildet ist. Ein Zulaufsystem von den Tanks zu den Düsen der Anlage wird von dieser Pumpe gespeist. Der Rücklauf ist derart gestaltet, dass die Chemikalien über die gesamte Länge der Sprühkabine hinweg eingesammelt und wieder dem betreffenden Tank zugeführt werden. Der Rücklauf erfolgt durch Ausnutzung der Schwerkraft, wie später noch näher dargelegt wird. Auf diese Weise kann die Länge der Sprühkabine exakt entsprechend der Summe der Tank-Längen nebeneinander gewählt werden. Insgesamt ist dadurch die Anlage gegenüber dem Stand der Technik kompakter in der Länge und benötigt auch keine Grube, weshalb sie überall errichtet werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Zulaufsystem im Wesentlichen aus einer Einzelsaugleitung für jede Chemikalie und am Übergang zwischen Einzelsaugleitung und einer Hauptsaugleitung aus einem eigenen Ventil. Die selbstansaugende Pumpe kann vorteilhafterweise als Impellerpumpe oder als hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder elektromagnetisch betätigte Membranpumpe gewählt und in einer ausreichenden Höhe sowie hängend platziert werden, so dass bei Stillstand der Pumpe die Chemikalien vollständig in ihren Tank zurückfließen.
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In der Sprühkabine versprühte Chemikalien können über einen geneigten Boden der Sprühkabine seitlich aus der Anlage abfließen und in einer Rinne aufgefangen werden. Erfindungsgemäß wesentlich ist, dass die Rinne über jedem Tank ein besonderes Ventil aufweist, wodurch die Chemikalie bei geöffnetem Ventil so in ihren Tank zurückfließen kann.
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Nachfolgend soll nun die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1a eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage;
- 1b eine Frontansicht der Anlage mit Ausbruchdarstellungen;
- 2a eine Schnittdarstellung eines geschlossenen Rinnen-Ventils;
- 2b eine Schnittdarstellung eines geöffneten Rinnen-Ventils nach 2a.
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Zunächst soll vorausgeschickt werden, dass Begriffe wie „links“, „rechts“, „oben“ oder „unten“ sich lediglich auf die Darstellung in den Figuren beziehen, aber von der tatsächlichen Anordnung in der Praxis abweichen können. Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, dass die Figuren keine reinen technischen Zeichnungen sind, weshalb teilweise Schraffuren und Abbruchlinien fehlen. Auch können die relativen Dimensionen von der Wirklichkeit abweichen. In der Beschreibung nicht erwähnte Bezugszeichen werden durch die Bezugszeichenliste definiert. Die Bezugszeichen haben in allen Figuren die gleiche Bedeutung.
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Zum Verständnis der Erfindung empfiehlt es sich, die 1a und 1b immer in einer Gesamtschau zu betrachten. Die erfinderische Anlage besteht vom Volumen her betrachtet im Wesentlichen aus einer Sprühkabine 1 und einer Mehrzahl von Tanks 13a-13f, wobei die Tanks 13a-13f überwiegend unterhalb der Sprühkabine 1 angeordnet sind. Die Tanks können hierbei aus einem Hauptbehälter mit Trennwänden oder auch aus aneinandergereihten einzelnen Tanks bestehen. In ihrer Gesamtheit weisen die Tanks 13a-13f die gleiche Länge wie die Sprühkabine 1 auf. Eine erfindungsgemäß vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich ferner, wenn die Tanks 13a-13f seitlich unterhalb der Sprühkabine 1 herausragen, wie später noch erklärt wird.
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Jeder Tank 13a-13f ist mit einer Einzelsaugleitung 7a-7f versehen, wobei am oberen Ende jeder Einzelsaugleitung 7a-7f je ein Ventil 8a-8f angeordnet ist. Ist eines der Ventile 8a-8f offen, so kann eine Pumpe 4 über eine (hier waagerechte) Hauptsaugleitung 9 und je eine (hier senkrechte) Einzelsaugleitung 7a-7f die betreffende Chemikalie aus einem der Tanks 13a-13f saugen. Weil die Pumpe 4 als selbstansaugende Pumpe ausgebildet ist, kann sie aus jedem der unten angeordneten Tanks 13a-13f fördern, ohne dass sie vorher in den jeweiligen Tank 13a-13f eingetaucht werden muss. Weil die Pumpe 4 oberhalb der Tanks 13a-13f angeordnet ist, können auch Reste der Chemikalie 31 in den jeweiligen Tank 13a-13f zurücklaufen. Die Pumpe 4 ist in den Figuren als sogenannte hängende Pumpe dargestellt.
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Auf der Druckseite der Pumpe 4 ist ein Schlauch 19 gezeigt, der eine Sprühhauptleitung 20 versorgt, wovon eine Vielzahl von Sprüheinzelleitungen 21 abzweigt. Einen Schlauch 19 anstatt einer festen Rohrverbindung zu verbauen ist deshalb vorteilhaft, weil damit weniger Schwingungen der Pumpe 4 auf die Sprühkabine 1 übertragen werden, wodurch letztere leicht ins Dröhnen geraten könnte. Die Sprüheinzelleitungen 21 verfügen über eine Vielzahl von Sprühdüsen (hier nicht dargestellt). Die gezeigte Anordnung der Sprühleitungen 20, 21 innerhalb der Sprühkabine 1 hat in der 1b nur symbolischen Charakter, um das Prinzip zu zeigen. Die Sprühhauptleitung 20 kann am unteren Ende der Sprüheinzelleitungen 21 entlanggeführt sein. Die Sprühleitungen 20, 21 sind an Innenwandflächen und/oder an der Decke der Sprühkabine 1 angeordnet. Das Zulaufsystem 5 besteht im Wesentlichen aus den Einzelsaugleitungen 7a-7f, aus je einem eigenen Ventil 8a-8f und einer Hauptsaugleitung 9. Bei der das Zulaufsystem 5 speisenden Pumpe 4 handelt es sich um eine selbstansaugende Pumpe, vorzugsweise eine Impellerpumpe oder eine Membranpumpe. Die Ventile 8a-8f sind als Kugel- oder Klappenventile, vorteilhafterweise als pneumatische Quetschventile ausgestaltet.
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Die zu behandelnden Werkstücke 2 werden über ein Transportsystem 3 mit Werkstückträgern 10 in die Sprühkabine 1 eingefahren. Ist die Sprühkabine 1 voll oder ist das Fertigungslos nicht größer, so werden die Türen 26 verschlossen und ggf. mittels eines Türriegels 29 gesichert. Zur besseren Veranschaulichung der Innenansicht der Anlage ist die Frontansicht der 1b mit zwei Ausbrüchen dargestellt, wie sich aus den Abbruchlinien 27 ergibt.
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Während die Werkstücke 2 mit Chemikalien besprüht werden, tropfen die Flüssigkeiten auf den Boden 15 der Sprühkabine 1. Erfindungsgemäß ist dieser Boden zu Durchlässen 16a-16f der einen Sprühkabinen-Seitenwand hin geneigt. Diese Seitenwand kann kein durchgängiger Schlitz sein, weil sonst der Sprühkabine 1 die Stabilität fehlt. Der geneigte Boden 15 oder die Durchlässe 16a-16f sind mit einem Überstand versehen, so dass die Chemikalien in eine Rinne 11 geleitet werden.
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In der 1b sind in dem geneigten Boden 15 auch noch ein Wartungsschacht 17 und ein Wartungsdeckel 18 zu sehen. Diese Wartungsschächte 17 und Wartungsdeckel 18 gibt es bei jedem Tank 13a-13f. Vorteilhafterweise sind die Wartungsschächte 17 und Wartungsdeckel 18 in der Sprühkabine 1 angeordnet, weil dort der Zugang bei Wartungen nicht durch Rohrleitungen oder Rinnen versperrt ist. Die Wartungsschächte 17 sind mit einem „Kragen“, also mit einer aufgestellten Wandung versehen, so dass eine ablaufende fremde Chemikalie nicht in einen Tank 13a-13f hineinlaufen kann. Der eine Pfeil der Fließrichtung 34 ist deshalb gestrichelt gezeichnet, weil hier die Chemikalie hinter dem Wartungsschacht 17 herum in Richtung Durchlassöffnung 16a-16f fließt. Der Wartungsdeckel 18 verhindert das Eindringen eines „falschen“ Sprühnebels einer Chemikalie in den Tank. Hinzu kommt als Vorteil, dass ein Wartungsschacht 17 mit „Kragen“ keine Abdichtung gegenüber dem Wartungsdeckel 18 benötigt.
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Die 2a und 2b zeigen ein wesentliches Bauteil der erfinderischen Anlage: Die horizontale Rinne 11 mit je einem Ventil 12a-12f über jedem Tank 13a-13f. Die Ventile 12a-12f sind als hängende Ventile gestaltet, d.h. sie werden zum Öffnen heruntergefahren. Dann befindet sich der Ventilsitz, also die Dichtungsfläche eines Ventils 12a-12f zur Rinne 11, unterhalb der Rinnen-Oberfläche. Dadurch kann eine von allen Durchlässen 16a-16f her gleichzeitig fließende Chemikalie nicht bei ihrem Fließen 22 in der Rinne 11 behindert werden. Angenommen, es wird gerade die Chemikalie aus dem Tank 13c gesprüht, dann ist in der Saugleitung 7c das Ventil 8c und in der Rinne 11 das Ventil 12c geöffnet.
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Der erfinderische Kern der Anlage besteht aus dem Chemikalien-Sammelsystem 6 mit geneigtem Boden 15 und der Rinne 11 mit ihren Ventilen 12a-12f.
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2a zeigt das obere Blech 32 des Ventils 12a-12f bündig mit der Oberfläche der Rinne 11. In einer einfachen Ausgestaltung der Abdichtung wird ein flächiges Dichtungsmaterial 25 zwischen dem oberen und unteren Blech 33 angeordnet.
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Diese drei Lagen aus oberem Blech 32, Dichtungsmaterial 25 und unterem Blech 33 werden mittels eines Bügels 24 und einer Zylinderstange 23 und/oder einer Zugfeder gegen die Rinne 11 gepresst (der Bügel 24 erstreckt sich nur in einem begrenzten Umfang in die senkrecht zur Bildebene zu betrachtende Tiefe, so dass er kein Hindernis für die schräg dazu fließende Chemikalie ist). Die abfließende Chemikalie läuft - von den Durchlässen 16a-16f kommend - im tiefsten Punkt der Rinne 11 zusammen und passiert das der gerade in einem der Tanks 13a-13f aufzufangenden Chemikaliensorte entsprechende geöffnete je eine Ventil 12a-12f nach unten. Die Pfeile 22 zeigen die entsprechende Fließrichtung an. Mit dem Bezugszeichen 31 soll hingegen bei geschlossenem je einen Ventil 12a-12f die senkrecht zur Bildebene, also horizontal fließende Chemikalie angedeutet werden. Beim Fließen kann zwar von der Chemikalie etwas in den Spalt 30 eindringen (der auch V-förmig außerhalb der Zeichnungs-Schnittebene weiterläuft), aber wenn die Rinne 11 leerläuft, so würde nur maximal in dem Zwickel beidseits der Mittellinie zwischen dem Dichtungsmaterial 25 und dem tiefsten Punkt der Oberfläche des oberen Bleches 32 von der Chemikalie etwas nicht abflie-ßen können. Diese Menge im Umfang weniger Tropfen ist jedoch sehr gering im Verhältnis zu den Benetzungen des geneigten Bodens 15 und der Rinne 11 selbst. Wird eines der Ventile 12a-12f zum Öffnen heruntergefahren, wie in 2b zu sehen, so fließt die Chemikalie zunächst aus der Rinne 11 auf das entsprechende Ventil 12a-12f und dann in den entsprechenden Tank 13a-13f.
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Ein besonderer Vorteil ist durch die V-Förmigkeit der Rinne 11 gegeben, weil es dort keine breite „Rinnen-Sohle“ gibt. Je kleiner der Biegeradius ist, desto mehr besteht die Rinne nur aus steilen Längswänden, wodurch die nach dem Ablaufen mit (Chemikalien-)Flüssigkeitsresten noch benetzte Wandfläche deutlich reduziert wird. Dies wirkt auch einer unerwünschten gegenseitigen Verunreinigung und allmählichen Vermischung der unterschiedlichen Flüssigkeiten entgegen, die nacheinander die Rinne bis zu „ihrem“ Ventil durchfließen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch ein O-Ring in eine eingefräste Nut des unteren Bleches 33 eingelegt werden.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die Sprühhauptleitung 20 und auch die Hauptsaugleitung 9 durch ein jeweils zusätzlich angebrachtes Ventil (hier nicht dargestellt) entleert werden können.
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Ferner sei auch erwähnt, dass die Anzahl der vorstehend beispielhaft mit 13a-13f bezeichneten Tanks, mit ihnen auch die Anzahl der Ventile 12a-12f in der Rinne, der Einzelsaugleitungen 7a-7f, der Ventile der Einzelsaugleitungen 8a-8f und der Durchlässe 16a-16f des geneigten Bodens der Sprühkabine 15 nicht - wie gezeigt - auf sechs festgelegt sein muss, sondern auch geringer oder größer sein kann. Im Dokument
DE 101 53 786 A1 (WOBEK) werden insgesamt sieben Tanks (Wannen bzw. Spülwannen, wie es dort heißt) erwähnt.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sprühkabine
- 2
- Werkstücke
- 3
- Transportsystem
- 4
- Pumpe
- 5
- Zulaufsystem
- 6
- Sammelsystem
- 7a-7f
- Einzelsaugleitungen
- 8a-8f
- Ventile der Einzelsaugleitungen
- 9
- Hauptsaugleitung
- 10
- Werkstückträger
- 11
- Rinne, horizontal
- 12a-12f
- Ventile in der Rinne
- 13a-13f
- Tank für Chemikalien
- 14
- Hallenboden
- 15
- Geneigter Boden der Sprühkabine
- 16a-16f
- Durchlässe des geneigten Bodens
- 17
- Wartungsschacht
- 18
- Wartungsdeckel
- 19
- Schlauch zwischen Pumpe und Sprühkabine
- 20
- Sprühhauptleitung
- 21
- Sprüheinzelleitungen
- 22
- Fließrichtung
- 23
- Zylinderstange
- 24
- Bügel
- 25
- Dichtung
- 26
- Türen
- 27
- Abbruchlinien
- 28
- Scharniere
- 29
- Türriegel
- 30
- Spalt
- 31
- Senkrecht zur Bildebene fließende Chemikalie
- 32
- Oberes Blech
- 33
- Unteres Blech
- 34
- Fließrichtung rings um den Wartungsschacht
