DE1427678A1

DE1427678A1 - Hochspannungsvorrichtung zum elektrostatischen Farbspritzen

Info

Publication number: DE1427678A1
Application number: DE19631427678
Authority: DE
Inventors: Wallis Neil Rudolf
Original assignee: WALLIS NEIL RUDOLF
Current assignee: WALLIS NEIL RUDOLF
Priority date: 1962-12-08
Filing date: 1963-12-09
Publication date: 1968-11-28
Also published as: NL301463A; AT243953B; ES294276A1; BE640918A; CH421770A; GB988408A

Description

©Η. IKG. ERNST MAIER

PATBHTAUWAM

8 MÜNCHEN 33

- ixixroir nssaa

A 56663 _^—-*■""* \ 9. Dezember I963

EM/Mü/Zr

Herr NEIL RODOLEH WALLIS, Goring on Thames, Oxfordshire-'England

Hochspannungsvorrichtung zum elektrostatischen

Farbspritzen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsvorrichtung und sie betrifft insbesondere die Verwendung einer derartigen· Vorrichtung zum elektrostatischen Besprühen von Gegenständen mit flüssigem Überzugsmaterial, beispielsweise mit Farbe, Lack, Tinte, Wachs oder dergleichen.

Vorrichtungen zum elektrostatischen Farbspritzen enthalten üblicherweise einen Zerstäuberkopf und Mittel zum Aufrechterhalten eines elektrostatischen Feldes zwischen dem Zerstäuberkopf und einem zu besprühenden Gegenstand. Dabei wird das Überzugsmaterial dem Zerstäuberkopf zugeführt und an diesem in feine Tröpfchen zerlegt, und zwar durch

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Sparkasse Sdiramberg Bqnkba« hai Kopff,Stuttgart BaniKai» ELAaShSuierMiaAea £ps\fA&i-. Stulleart73291 Müntfien 153861 Telegrammadresse! Palenlsenior

mechanische oder elektrostatische Kräfte oder durch eine Kombination dieser; beiden Kräfte* Der Zerstäuberkopf ist mit dem Behälter £uv das Überzugsmaterial durch- eine ParbzufUhrleitung verbundien... Normalerweise besteht eine große Potentia!different zwischen dem Zerstäuberkopf und dem Behälter j da der zu besprühende Gegenstand und der Behälter meist auf Erdpofcential liegen, während der Zerstäuber sich auf einem Potential won etwa 100 000 YoIt ,bezüglich Erdpotential befindet« Deshalb wird die Farbzuführleitung stets aus nicht leitendem Material hergestellt und bisher war es üblich, uberzugsKiafceri-alien mit hohem elektrischem. Widerstand zu verwenden* se» daß der Gesamtwlderstand der Farbzuführleitung mit üem darin geförderten Öberzugsmaterial so groß, ist, daß diese im wesentlichen keine Belastung des ^: die Hochspannung -für die Vorrichtung zuführenden Generators darstellen« ■ - - -..■-.-.

■■·■■- Es ist -Jedoeh wünschenswert, daS elektrostatische . Spruhvorrichtungen aiaefe. rait ijberzugsinaterialien betrieben werden können* die einen vergleichsweise niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen. Wenn jedoch-derartige Materialien in üblichen VorpictitiuiBgen verwendet werden, so stellt das im Zufiihrungsratev geförderte Mafcer-laili giimös elektrische Be- ..■-süsü&oustook ■■'-■ '-Γ'" . ■:-: -?t>ij/_z\'-'r^^i-ii^ - -^: . ·-■-.. .

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lastung dar, die parallel liegt zum Weg zwischen dem Zerstäuberkopf und dem zu besprühenden Gegenstand, womit sieh die Wirksamkeit der Vorrleiitsang; beträchtlich erniedrigt, Weiterhin muß der vom Generator zugeführte Strom'erhöht werden, so daß auch die Gefährdung für das Bedienungspersonal steigt.

Es wurde versucht,, den Widerstand des Überzugsmaterials innerhalb der Zirftttoraiigsleitung dadurch zu erhöhen, daß die Bohrung der Leitung vermindert wurde. Biese Maßnahme ist dann brauchbar_a wenn der Widerstand des fiberzugsmaterials nicht zu'gering ist. Bei bestimmten Materialien Jedoch, beispielsweise Wasserfarben, ist der Widerstand der Leitung aber auch dann iä©eia zu gering, wenn die geringst mögliehe Innenbohrung für die jferbzuführleitung verwendet wird. Weiterhin wurde versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, daß der Behälter zur Zufuhr des Öberzugsinaterials gegen Erde isoliert wird. Biese Maßnahme ist Jedoch aus Sicherheitsgründen nicht zwecktagßig und unter bestimmten Umständen sogar äußerst gefährli©!a land widerspricht deshalb den üblichen S^cherheitsvorselirifteii,

Aufgabe der Erfiiidiaug ist deshalb eine 1©rrlehtung zum elektrostatischen J&rfospritzen,, bei der Überzugsmateri-

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alien ait vergleichsweise- niedrigem elektrischem Widerstand: verwendet werden können ₃ ohne daß die Wirksamkeit der Vor.-? riehtUBg wesentlich erniedrigt oder die Gefährdung des Betriebspersonals erhöht wird. , ,

Im wesentlichen besteht die erfindungsgemäße Iiösung dieser "Aufgabe in einer Vorrichtung zum elektrostatischen Farbspritzen mit einem Behälter für die Zufuhr von etefc-*· triseii.leitendem Überzugsmaterial, einem ZerstäuberkoBf zum Feinverteilen des Überzugsmaterials, Mitteln zum Aüf^ rechterhalten eines elektrostatischen Feldes zwischen dem Zerstäuber und einem zu überziehenden Gegenstand,: einer den Zerstäuber mit dem Behälter verbindenden Farbzüführ* leitung und Mitteln zum Unterbrechen der elektrischen; ¥erbindung, welche durch das Überzugsmäterial in der Zufütorleitung gebildet wird, ohne jedoch dabei die "Zufuhr des Überzugsniäterials zum Zerstäuberkopf zu-uaterbiiiden;.

Gemäß der Erfindung kann diese Aufgabe auch= eine Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen: gelöst werden, die aus einem Behälter für dsas Überaigsn^teriäl* einem Zerstäuberkopf'zum Feinverteilen des> Überzugsniateria;ls>, Mitteln zum Aufrechterhalten eines elektrostätiscnefi; zwischen dem Zerstäuberkopf und einem zu; läberziehenaeia

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stand und einer Farbzuführleitung besteht., welche den Zerstäuber mit dem Behälter verbindet, und bei welcher der
elektrische Widerstand des Überzugsmaterials in der Farbzuföhrleitung dadurch erhöht wird, daß zumindest ein Luftspalt in der Parbzufuhrleitung vorgesehen ist.

Weiterhin wird durch die Erfindung ein Verfahren zum elektrostatischen Besprühen von Gegenständen geschaffen, bei dem ein elektrostatisches Feld zwischen einem Zerstäuberkopf und einem zu besprühenden Gegenstand aufgebaut, Überzugsmaterial zu einem Zwischenbehälter geleitet.und von
diesem zum Zerstäuberkopf geführt wird, so daß keine elektrische Verbindung zwis'chen dem Überzugsmaterial auf der
Eingangsseite des Zwischenbehälters und dem Überzugsmaterial auf der Ausgangsseite des Zwischenbehälters besteht, wobei der Zerstäuberkopf in Umdrehung versetzt wird, um das Überzugsmaterial in feine Tröpfchen zu zerlegen.

Vorzugsweise wird das Überzugsmaterial dem Zwischenbehälter unter Druck zugeführt und dort in Tropfenform umgewandelt. Aus diesen Tropfen wird im Zwischenbehälter ein Zwischenvorrat aus Überzugsmaterial gebildet und, vorzugsweise durch Schwerkraft, zu einem Zerstäuberkopf geleitet.

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Es wird vorausgesetzt, daß durch das Umsetzen des Überzugs- · materiales In Tropfenform am EimlaB des Zwischenbehälters die elektrische ¥erbindung zwischen dem Material am Einlaß und dem Zwisehemror-rat. des Materials unterbrochen wird. Genauer ausgedrückt, das Überzugsmaterial am Einlaß des Zwisehenfoetiäilfcers befindet sich im wesentlichen auf Erdpotential,, während das Überzugsmaterial am Ausgang des Behältergsieh. im wesentlichen auf dem Potential des Zerstäuberkopfs befindet. Deshalb muß die Größe des Zwischenbehälters so gewählt werden, daß ein genügender Zwischenraum zwischen dem Einlaß*/und der Oberfläche des Zwischenvorrats aus ÜberzugsBtafeeria! gebildet werden kann, um die Möglichkeit eines elektrischen Überschlags zwischen dem Einlaß und dem Zwise&eiWQrrät. zu verhindern. Aus Gründen der Sicherheit kann es wünschenswert sein. Mittel vorzusehen, die verhindern, daß der Spiegel des Zwxsehenvorrats über eine vorbestiHBfce Pegelhöhe ansteigt,, bei welcher eine elektrische Eä&ladmig- noch mit Sicherheit unmöglich ist.

eine höhere Farbzuführmenge zum Sprühkopf er- forderlich ist, so kann es vorkommen, daß ein einzelner Einlaß und damit eine Tropfenquelle zur Erzielung der erforderlichen Eärfo^ufohr- nicht genügen, In diesen Fällen kann elfter' fii&i&e^; Iroö-· Büsten ah -dbr· Eiiiläßseite des¹ JZwischenbehälters

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vorgesehen werden, um so eine Vielzahl von Tropfenströmen zu bilden, die durch Schwerkraft in den Zwischenvorrat fallen. Vorzugsweise hat der Zwischenbehälter die Form eines Trichters mit vertikaler Achse und das Überzugsmaterial wird nacheinander in bestimmten Mengen in diesen Trichter eingespritzt«

Diese stoßweise Zuführung des Überzugsmaterials in den Zwischenbehälter kann beispielsweise mit Hilfe einer einfachen Pumpe erfolgen, die In der Zuführungsleitung vom Behälter des Überzugsmaterials zum Zwischenbehälter angeordnet ist. Die Pumpe kann beispielsweise aus zwei Rückschlagventilen bestehen, die in der Leitung mit kleinem Abstand voneinander angeordnet sind, und einem Drehnocken zum periodischen Zusammendrücken des zwischen den beiden Rückschlagventilen befindlichen Teiles der Leitung, so daß das Oberzugsmaterial in diesen Teil der Leitung durch das erste Rückschlagventil eingeführt wird, wenn das Volumen dieses Teils der Leitung ansteigt, und durch das zweite Rückschlagventil ausgestoßen wird, wenn das Volumen dieses Teils der Leitung abnimmt.

Weitere Merkmaie, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Besehreibung, der Zeichnung und

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den Ansprüchen. Auf der Zeichnung ist eine Ausfütorungsform der Erfindung "beispielsweise .dargestellt, und zwar zeigen:. „

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Handspritzpistole gemäß

der Erfindung,

Fig· 2 in einem größeren Maßstab eine-'Seitenansicht des Vorderendes der Spritzpistole von Fig. 1, und zwar teilweise geschnitten,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Vorderende der Spritzpistole

gemäß Fig* 2,

Fig. K eine perspektivische Ansieht in vergrößertem Maßstab des Zwischenbehälters, der an der Pistole gemäß den Fig. 1", 2 und 3 befestigt ist,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Behälter nach Fig. h₉

Fig. 6 eine Ansicht des Behälters nach Fig. 5, und zwar in Richtung des Pfeiles ίθ6,

Fig. 7 eine Darstellung des Behälters nach Fig. 5 in Richtung des Pfeiles 107, und

Fig. 8 in skizzenhafter Darstellung die gesamte Farbspritz-

vorrichtung in Anwendung auf das Spritzen eines Stuhles·

Gemäß Fig. 1 besteht die Spritzpistole aus einem Lauf 21 in, Form eines Isolierrohres. Bas "Rohr 21 ist von einer Schelle 22 umgeben, mittels der ein Handgriff 23 am Pistolenrohr befestigt ist. Der Handgriff 2j5 weist einen Abzug 24 zum Steuern eines Mikroschalters- 25" auf, aii den ein Kabel 28 angeschlossen ist, welches sich zum rückseitigen Ende; der Pistole erstreckt.

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Der Kopf der Spritzpistole besteht aus einer drehbaren Glocke 2δ. Die Glocke besteht aus isolierendem Material, es ist jedoch wünschenswert, daß leitendes oder halbleitendes Material dem Isoliermaterial beigemengt oder auf dieses aufgebracht ist/ um so der Glocke einen sehr hohen elektrischen Widerstand zu geben, der jedoch wesentlich geringer ist als derjenige des isolierenden Grundmaterials allein.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen, wird die Glocke 28 durch einen Luftmotor 33 angetrieben, und zwar über eine Antriebswelle 35· Luft wird, dem Luftmotor 33 unter Druck über eine Luftleitung 3^ zugeführt, die sieh durch das Pistolenrohr erstreckt. Der Luftmotor 33 dient außerdem als elektrische Verbindung zwischen der Hochspannungszuführung und der Glocke 28. Die Hochspannungszuführung wird durch ein Kabel 36 gebildet, das an den Luftmotor 33 über einen Widerstand 37 und eine Feder 38 angeschlossen ist. Der Widerstand 37 ist in einem Gehäuse 39 untergebracht.

Aus Fig. 2 ergibt sich weiter, daß ein Nylonbloek 40 im Ende des Rohres 21 mit Hilfe einer Schraube 41 befestigt ist. Auf den Nylonblock 40 ist ein Körper 110 aufgesehraubt, der in den Fig. 4, 5, 6 und 7 in vergrößer-

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tem Maßstab dargestellt ist. Ein Hohlkörper 111 aus Ebonit ist mit Hilfe von Schrauben 112 (Fig. 4 und 6) an den Körper 110 angesehraubt, wodurch ein Zwischenbehälter für die Farbe gebildet wird. Wie sieh Insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ergibt, ist das Innere des Zwischenspeicherbehälters für die Farbe, dessen eine Wandung durch einen Teil des Körpers 110 gebildet wird, im wesentlichen trichterförmig und eine seiner Oberflächen fällt nach rückwärts gegen das Ende des Körpers 110 ab. Am Boden des Trichters ist eine schräg verlaufende Bohrung im Körper 110 vorgesehen und ein Füllstutzen 113 ist in diese Bohrung eingeschraubt. Wie sich aus Fig. 2 ergibtj erstreckt sich der Füllstutzen 113 in den rückseitigen Teil der Glocke 28.

Die Glocke 28, die im wesentlichen aus Ebonit besteht, weist einen Welleneinsatz 63 aus Metall auf, in welchen das Ende der Welle 35 eingeschraubt ist. Die Glocke 28 weist ferner eine flache Scheibe 64 auf, die mit Hilfe von drei Stegen 66 an einem äußeren, glockenförmigen Teil befestigt ist. Der Rand der Glocke ist zu einer vergleichsweise scharfen Kante 67 abgeschrägt. Das Rohr II3 erstreckt sich bis auf eine kleine Entfernung zur rückseitigen Oberfläche der Scheibe 64,und das offene Ende des Rohres ist

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schräg abgeschnitten, so daß die Ebene der Düsenöffnung parallel zur rückwärtigen Fläche der Seheibe 6H verläuft.

Die Farbe wird dem Zwischenbehälter 111 über zwei Farbzuführungsieitungen 31 und 32 zugeführt, die im wesentlichen parallel zur Längsachse der Pistole verlaufen und am Rohr 21 mit Hilfe von Schellen, beispielsweise den Schellen 114 und 115 befestigt sind. Die offenen Enden-der beiden Farbzuführleitungen sind derart ausgebildet, daß durch die Leitungen ankommende Farbe gegen die Rückseite des Blockes 110 gerichtet wird, und zwar gegen einen Punkt oberhalb des Innenendes des Rohres 113·

Die Anordnung von Fig. 8 zeigt eine Handspritzpistole 2 ähnlich derjenigen, die auf den Fig· I bis 7 beschrieben ist. Die Spritzpistole 2 wird in einer Sprühkammer 15 verwendet. Der zu besprühende Gegenstand wird durch einen Stuhl 1 dargestellt, der über einen Metallhaken 16, der den Stuhl mit einerferdungsschiene 17 verbindet, auf Erdpotential gehalten ist. Die Pistole ist mit dem übrigen Teil der Vorrichtung über ein Mehrfachkabel 18 verbunden, das eine Luftleitung 29 für den Motor, zwei Farbleitungen 3 und 4, ein Hochspannungskabel 5 und ein Sehalt-Steuerkabel 6 enthält.

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Das Schaltkabel 6 verbindet den Mikrosehalter 25 mit einer Steuereinrichtung 27, die an einem Hochspannungs-Radiofrequenz-Generator 7 vorgesehen ist, dessen Gehäuse geerdet ist. Die Steuereinrichtung und der Hochspannungsgenerator sind mit der Hauptzuführungsleitung über ein Hauptkabel 15 verbunden. Die Steueranordnung ist über ein Zwischenkabel 9 mit drei auf einer Bank angeordneten, ferngesteuerten Ventilen 19* 20 und 8 verbunden. Die Farbmenge in einem Behälter 13 ist mit einer weiteren Farbleitung 11 verbunden und über das Ventil I9 mit der Farbleitung K und über das Ventil 20 mit der Farbleitung 3. Das Ventil 8 verbindet die Luftleitung 29, die ihrerseits über eine Leitung 70 an den Antriebsmotor angeschlossen ist, mit einem kombinierten Feuchtigkeitsabscheider, automatischen Schmierer und Zerstäuber-Steuerorgan 10, wobei letztere über eine weitere Luftleitung 12 an einem Luft-Haupteinlaß 14 angeschlossen sind.

Der Hauptlufteinlaß l4 ist über ein Reduzierventil 72 außerdem mit dem Inneren des Farbbehälters I3 verbunden, so daß die Farbe der Leitung 11 unter Druck zugeführt wird. Ein Manometer 73 ist vorgesehen, um den Druck im Behälter feststellen zu können.

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Die Anordnung der Steuereinrichtung 27 ist derart, daß, wenn der Schalter an der Pistole niedergedrückt wird, Luft unter Druck dem Motor zugeführt wird, so daß sich die Glocke 28 dreht. Wenn die Glocke sich mit einer genügenden Geschwindigkeit dreht, so werden die B'arbventile 19 und 20 abwechselnd für kurze Zeitspannen geöffnet, und zwar etwa 8o mal pro Minute, so daß Farbe unter Druck den beiden Leitungen 3 und 4 abwechselnd zugeführt wird. Wenn der Schalter 24 wieder losgelassen wird, so schließen zuerst die Ventile I9 und 20 und danach das Ventil 8, so daß der Motor zum Stillstand kommt. Sobald die beiden ZufUhrleitungen 3 und 4 mit Farbe gefüllt sind, wird eine geringe Menge von Farbe am offenen Ende jeder Leitung jedesmal dann ausgestoßen, wenn das damit verbundene Ventil geöffnet ist. Die von jeder Leitung ankommende Farbe fällt von der Leitungsmündung in den Zwischenbehälter, der durch den Körper 110 und den Hohlblock 111 gebildet wird, und fließt dann unter dem Einfluß der Schwerkraft entlang des geneigten Rohres Ilj5. Die Länge der Zeitspanne, während der jedes Ventil geöffnet ist und auch die Schaltfrequenz hängt von der Viskosität der Farbe und auch von der Menge ab, die dem Zerstäuberkopf zugeführt werden soll. Es ist jedoch für die Offenzeit der Ventile erforderlich, daß diese Zeitspannen so kurz sind, daß die Bildung eines fort-

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laufenden und zusaaimenhäogenden Farbstromes an der Zuführmündung .jeder Leitung verhindert wird. Die sich an der Zuführöffnung jeder Leitung bildende Farbsäule darf nicht so stark anwachsen, daß der Luftspalt zwischen dem unteren Ende der Säule und der Farbe, die sich am Boden des Zwischenbehälter angesammelt hat, so klein wird, daß ein elektrischer Überschlag erfolgen, kann» Ebenfalls darf sich selbstverständlich die Farbe im Behälter nicht so weit ansammeln, daß der Farbspiegel gefährlich nahe an die Mündungen der Farbzuführleitungen gelangt» Demgemäß kann es wünschenswert sein, einen Sicherheitssehalter vorzusehen, der die Hochspannungszuführung unterbricht, wenn der Parbpegel über eine vorbestinete Grenze steigt.

Im Betrieb wird die Pistole so gehalten, daß der Spritzkopf sich in einer bestimmten kurzen Entfernung vom zu überziehenden Gegenstand befindet, und die Farbe wird durch das Rohr 115 der rückseitigen Oberfläche der Scheibe 64 zugeführt. Die Farbe wird von dieser Fläche durch Zentrifugalkraft abgeschleudert und bildet einen Film auf der Innenwandung der Glocke 6f>. Die Zentrifugalkraft bewirkt, daß die Farbe gegen die abgeschrägte Kante 67 wandert, von. der sie fein verteilt abgeschleudert wird. Die Farbe wird dann durch das elektrostatische Feld aufge-

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laden und demgemäß zum zu überziehenden Gegenstand gefördert, da dieser der nächstliegende Gegenstand mit Erdpotential ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum elektrostatischen Farbspritzen mit einem Vorratsbehälter für das überzugsmaterial, einem Zerstäuberkopf zum Feinverteilen des Überzugsniaterials _s Mitteln zum Aufbauen eines elektrostatischen Feldes zwischen dem Zerstäuber kopf und einem zu überziehenden Gegenstand und einer Farbzuführleitung zum Zuführen des Überzugsmaterials vom Vorratsbehälter zum Zerstäuberkopf ₃ dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des Überzugsmaterials in der Zuführleitung durch Anordnen von zumindest einem luftspalt In dieser Leitung erhöht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch \₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial vom Vorratsbehälter(15) zunächst in einen Zwischenbehälter geleitet und von diesem dann zum Zerstäuberkopf (28) gefördert wird, wobei zwischen dem Überzugsmaterial auf der Eingangsseite des Zwlsehenbe- · hälters (111) und dem Überzugsmaterlal auf der Ausgangsseite des Zwischenbehälter keine elektrische Verbindung besteht.-

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3>· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial unter Druck in den Zwischenbehälter (111) gefördert und auf der Einlaßseite des Zwlschenbehalters in Tropfen zerlegt wird.

*U Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial durch Schwerkraft vom Zwischenbehälter (111) zum Zerstäuberkopf (28) geleitet wird.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Düsen auf der Einlaßseite des Zwischenbehälters (111) vorgesehen ist, die eine Vielzahl von Tropfenströmen erzeugen, welche durch Schwerkraft In den Zwischenbehälter fallen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (111) als Trichter mit vertikaler Achse ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial unter Druck zu zwei elektromagnetisch betriebenen Ventilen (19, 20) gefördert wird, die abwechselnd geöffnet werden, um so das Überzugs-

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material durch zwei Zuführungsleitungen (3* ^) dem Zwischenbehälter (HI) zuzuführen.

8. "Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (Hl) unmittelbar hinter dem Zerstäuberkopf (28) angeordnet ist.

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