DE2760144C2 - Sprühkabine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühkabine zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken, mit einer eine Sprühöffnung aufweisenden Vorclcrwand, einer dieser gegenüberliegenden Rückwand, einem außen an der Rückwand angebrachten lotrechten Filterschacht, an dessen oberem Ende ein Sauggebläse angebracht ist, unter welchem eine Filtervorrichtung mit wenigstens einem auswechselbaren großflächigen Filterelement vorgesehen ist, dessen Rohgasseite durch einen unterhalb der Rückwand gebildeten Durchlaß mit dem Innenraum der Sprühkabine und dessen Reingasseite mit dem Sauggebläse in Verbindung steht

Vergleichbare Sprühkabinen mit an der Kabinenrückwand angeordneten Pulverrückgewinnungseinrichtungen sind in verschiedener Ausführung bekannt. Dabei kommen Zyklonabscheider ebenso zur Anwendung wie Taschenfilter, hochwertige und teure zu reinigende Filterelemente ebenso wie Einwegfilter. Teure Filterelemente machen es notwendig, mit verhältnismäßig kleinen Filterflächen zu arbeiten, sie setzen sich daher entsprechend schnell zu und können auch durch zwischenzeitig oder anschließend erfolgende Abreinigungsvorgänge nicht hinreichend gesäubert werden. Man muß auch mit großen Druckdifferenzen und damit großer Absaugleistung arbeiten, was schon den Wiedergewinnungsvorgang unwirtschaftlich machen kann und den Rückgewinnungsteil des Pulvers mindert.

Ein weiterer Nachteil der meisten bei Pulversprüheinrichtungen eingesetzten Filterelemente liegt in ihrem großen Raumbedarf, der oftmals der Größe des Sprühraunies vergleichbar ist.
So hat man zwar gemäß DE-GM 69 01 700 in einer durch eine Zwischenwand vom Sprühraum abgeteilten Fiiterkammer einen Filierkörper oberhalb eines Auffangbehälters 9 angebracht, wobei ein Sauggebläse oberhalb der Filterkammer angeordnet ist und teilweise durch die Zwischenwand, teilweise unter dieser hindurch Rohgas aus dem Sprühraum durch den Filterkörper hindurch absaugt. Dabei hat der Filterkörper eine Höhe, die der Höhe der Kabine entspricht, und einen vergleichbaren Gesamtquerschnitt.

Die Erfindung geht aus von einer Sprühkabine der eingangs geschilderten Bauart und verfolgt die Aufgabe, eine solche Kabine bei geringem bautechnischen Aufwand auf möglichst kleinem Raum so zu gestalten, daß bei begrenzter Absaugleistung eine möglichst vollständige Wiedergewinnung des nicht auf dem Werkstück niedergeschlagenen Pulvers ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das Filterelement als unter Bildung einer Vielzahl Filtertaschen in Umfangsrichtung wellen- und zickzack-förmige Filterhülse als Bestandteil auswechselbaren Filterpatrone oberhalb eines den Filterschacht und den Innenraum der Pulverkabine randdicht unterfassenden Pulverbodens in einer öffnung einer den Filterschacht unterteilenden, etwa waagerechten Trennwand angebracht.

Zick-zackartig gefaltete Filterelemente sind an sich bekannt durch die US-PS 32 43 943, Filterpatronen mit längs einer Zylinderfläche wellenförmig gelegtem Filterelement durch die DD-PS 78 747. Diese Anordnung ermöglicht es, auf verhältnismäßig kleinem Raum außergewöhnlich große Filterfläche unterzubringen und dadurch einmal ein vorzeitiges Zusetzen des Filterelementes zu verhindern und den Rückgewinnungseffekt zu verbessern. Man ist dann nicht auf eine Unterteilung in Vorfilter und Feinfilter angewiesen und kann auch preiswertes Material wie Papier oder vergleichbar preiswerte Stoffe für das Filterelement verwenden. Diese Filterelemente können nach Bedarf hinreichend /wischcngcrcinigt werden, um auch einen Fnrbwcchscl /u

ermöglichen. Sie lassen sich aber grundsätzlich so preiswert herstellen, daß ein Einwegbetrieb wirtschaftlich wird.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglichen die Filterhülsen zudem eine sehr raumsparende Anordnung der gesamten Wiedergewinnungseinrichtung, ein leichtes und schnelles Auswechseln zum Farbwechsel, dank der Anordnung mit Abstand über dem Pulvt boden hohe Standzeiten bis zur nächsten Zwischenreinigung, eine ausgezeichnete Füterqualität und eine einfache Abreinigungsmöglichkeit

Der Pulverboden ist zweckmäßigerweise Bestandteil eines Wagens, der als Ganzes auswechselbar an die Kabine anfahrbar ist. Bei ausgefahrenem Wagen sind die verhältnismäßig kleinen Filterpatronen von unten frei zugängig, sie können leicht gewartet werden, wobei sich die Filterhülsen oder auch die ganzen Patronen schnell auswechseln lassen. Zur Beschleunigung des Umrüstvorganges beim Farbwechsel lassen sich auch mehrere Filterwagen einsetzen. Der im wesentlichen unabhängige Pulverboden läßt sich in der Form eines Dachkant-Prismas ausbilden, dessen Dachkante die Pulver-Abzugsrinne bildet Lediglich an dieser Pulver-Abzugsrinne ist dann durch einen Schlauen die Pulverabsaugung anzubringen, während das Haupt-Sauggebläse fest am und das Druckgebläse im Saugraum angeordnet wird. Auf diese Weise wird die Störanfälligkeit vermindert

Die Verbindung zwischen dem innenraum der Sprühkabine und dem Filterschacht kann mittels eines von der Rückwand zum Pulverboden herabgeführten Leitelementes auf einen Schlitz begrenzt werden. Auf diese Weise läßt sich die Saughöhe zum Filterelement so festlegen, daß nur ein begrenzter Pulveranteil hochgesaugt und an der Filterhülse niedergeschlagen wird.

Die vorzugsweise hängend angeordnete Filterpatrone kann eine Abreinigungsvorrichtung umfassen, die ein dicht an der Innenseite der Filterhülse angeordnetes und um die Zylinderachse umlaufendes Blaselement mit wenigstens einer in die jeweilige Filtertasche gerichteten Blasdüse aufweist.

So kann die bzw. jede Filterpatrone ein in der Zylinderachse drehbar gelagertes Verteilerrohr aufweisen, das an eine Druckluftzuführung angeschlossen und über wenigstens ein Speichenrohr mit einem achsparallelen Düsenrohr verbunden ist, das in einer Mantellinie verteilt radial nach pußen gerichtete Düsenöffnungen aufweist. Diese Düsenöffnungen wandern dann dicht an der Innenseite der Filterhülse entlang. Vor allem dann, wenn die Filterhülse innen scharf gefaltet ist, erfolgt die Druckumschaltung von einer Filtertasche zur anderen entsprechend schnell. Die Filtertasche wird dann kurz aufgebläht und sprengt die an ihrer Außenseite angesetzte Pulverschicht ab. Das Pulver fällt vornehmlich nach unten auf den Pulverboden, nur zu einem geringen Teil wird es von den benachbarten unter Unterdruck stehenden Filtertaschen angesaugt und bei deren Druckumkehr wieder abgelöst.

Die Düsenöffnungen können dann wenigstens teilweise derart schräg nach außen gerichtet sein, daß der durch Verteiler'. Speichen- und Düsenrohr gebildete Rotor durch den Rückstoß der Blasstrahlen kontinuierlich drehbar ist.

Die wirksami-' Filterfläche der Filterhülse läßt sich mindestens acM'Tial, insbesondere vierzehn- bis siebzehnmal größe·' ausbilden a.'s ihre mittlere Mantelfläche. Durch die Anzahl der eingesetzten kompakten FiI-tcrpatroncn liißl sich dann die gesamte Filterfläche immer so groß halten, daß stets höchstens drei m^J Luft/m² Filterfläche/min angesaugt werden. Der Luftdurchsatz kann ohne weiteres unter der Hälfte dieses Wertes gehalten werden.

Die Zeichnung gibt die Erfindung beispielsweise wieder. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Sprühkabine im Schnitt nach der Linie 1-1 in F i g. 2,

F i g. 2 eine Ansicht dieser Sprühkabine von rechts in F i g. 1 gesehen,

ίο Fig.3 einen vergrößerten Längsschnitt durch eine Filterpatrone und

F i g. 4 einen Schnitt durch diese Filterpatrone nach der Linie IV-IV in F i g. 3.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Pulverkabine weist Seitenwandteile 1, 2 auf, die portalartige öffnungen für einen Transportkanal 3 zum Durchschleusen von Werkstücken mittels einer Transportvorrichtung aufweisen. Der Transportkanal 3 ist oben seitlich eines Schlitzes 5 durch Deckwandteile 6 überdeckt und unten durch einen Gitterrost 7 begrenzt, der durch an den Ecken der Kabine angebrachte Füße 8 mit Abstand vom Hallenboden 9 gehalten wird und auf einem Bodenrahmen 10 aufliegt Die Vorderwand 12 weist eine Sprühöffnung 13 auf.

Unter dem Gitterrost 7 ist ein kastenförmiger Pulverwagen 14' angeordnet, der auf Rollen 15 ausfahrbar ist und sich mittels an seinen Ecken angebrachter Federn 16 zusätzlich am Boden abstützt. Der obere Rand der Seitenwände des Filterwagens legt sich mit einer nicht gezeigten Dichtung an den Bodenrahmen 10 an.

An der Rückwand 1Γ der Sprühkabine ist ein lotrechter Gehäuseschacht 56 angebracht, in dem in mittlerer Höhe eine waagerechte Trennwand 57 eingezogen ist, die den oberen Saugraum 19' vom unteren Pulverraum 58 trennt. Auf dem Saugraum ist oben unmittelbar das Haupt-Sauggebläse 59 angebracht, während im Saugraum ein Druckgebläse 60 vorgesehen ist, das über den Filter 61 Luft aus dem Saugraum ansaugt und über einen Verteiler 62 Druckluft zu mehreren Filterpatronen 55 fördert, die in Durchbrechungen der Trennwand 57 hängend angebracht sind.

Der am Wagen 14' angebrachte Pulverboden 18' hat die Form eines umgekehrten Dachkant-Prismas, dessen Dachkante die Pulver-Abzugsrinne 22' bildet und lotrecht unter den Filterpatronen 55 liegt. Der Abzugsrinne 22' ist ein Leitblech 25 vorgeschaltet, das zum Pulverboden hin nur einen schmalen Schlitz 26 freiläßt. Zur Weiterförderung des auf dem Pulverboden 18' niedergeschlagenen Pulvers in die Abzugsrinne 22' dient ein Rüttler 29, der durch den Saugluftstrom betätigt werden kann und den ganzen Filterwagen in Schwingungen versetzt, was vor allem durch Vibrationen des Pulverbodens 18' zum Weitertransport des dort herabfallenden Pulvers in die Abzugsrinne 22' ausgenutzt wird. Von dort wird das Pulver durch einen Schlauch 24 abgesaugt. Die Filterpatronen und alle übrigen Gebläseanschlüsse sind gehäusefest angebracht. Nach Ausfahren des Wagens sind die Filterpatronen von unten frei zugängig, was ein leichtes Auswechseln der Filterhülse ermöglicht.

In der Trennwand 57 sind zur Aufnahme der Filterpatronen 55 mehrere kreisförmige Durchbrechungen 30 angebracht, die je von einem Lagerbügel 31 überspannt sind, der einen Lagerrohrstutzen 32 und eine in diesem angebrachten Spannstab 33 trägt. An den Lagerrohr-

h5 stutzen ist zur Verbindung mit dem Verteiler 62 ein Krümmer 34' angeschlossen.

Die Durchbrechungen 30 sind je von einem Tellerring 37 umgeben, der sich mittels eines Dichtungsringes 37a

oben auf der Trennwand 57 abstützt. Auf dem Tellerring 37 sitzt eine ggf. fest mit diesem verbundene, in Umfangsrichtung zickzackförmig gefaltete Filterhülse 38, die anderen Endes an einem Deckel 39 abgestützt ist, mit dem sie ggf. wieder fest verbunden sein kann. Der Spannstab 33 ragt durch den Deckel 39 hindurch und trägt eine Mutter 40, mit der sich der Deckel 39 über die Filterhülse und den Tellerring 37 gegen die Trennwand 57 verspannen läßt. Während der Innenraum der Filterhülse über die Durchbrechung 30 mit dem Saugraum 19' verbunden und damit an Vakuum angeschlossen ist, steht die Außenseite der Filterhülse durch den Schlitz 26 und das Laufgitter 7 hindurch mit dem Transportkanal 3 bzw. dem Arbeitsraum der Sprühkabine in Verbindung. Die aus dem Saugraum 19' abgesaugte Luft kann daher aus der Sprühkabine nur durch die Wandung der Filterhülse hindurchgesaugt werden.

Wie F i g. 4 zeigt, bildet die zickzackförmig gefaltete Filterhülse dicht nebeneinanderliegende Taschen 41 mit dem Querschnitt eines spitzwinkeligen Dreiecks. Der in der Zylinderachse der Filterhülse angebrachte Spannstab 33 ist von einem Verteilerrohr 42 umgeben, das an seinem unteren Ende in F i g. 3 durch eine Dichtung abgeschlossen und an seinem oberen Ende durch eine Drehdichtung 43 mit dem Lagerrohr und damit dem Druckluftanschluß durch den Krümmer 34' ständig in Verbindung und drehbar um die Zylinderachse gelagert ist.

Durch zwei Speichenrohre 44 steht das Verteilerrohr 42 mit einem Düsenrohr 45 in Verbindung, das parallel zur Zylinderachse dicht an der Innenseite der Filterhülse 38 angebracht ist und in einer Mantellinie gleichmäßig verteilte Düsenöffnungen 46 aufweist, die unten einen Winkel von ca. 30 bis 60° zur Radialebene nach außen gerichtet sind. Durch die tangentiale Rückstoßkomponente der Blasstrahlen wird somit der durch die Rohre 42,44 und 45 gebildete Rotor ständig in Richtung des Pfeiles 47 (F i g. 4) gedreht.

Alle Blasstrahlen sind dabei jeweils in eine einzige der zahlreichen Filtertaschen 41 gerichtet und wandern gleichzeitig über die Innenkante 48 zwischen benachbarten Filtertaschen in die nächste. Während in allen anderen Filtertaschen ein Druckgefälle von außen nach innen herrscht, wird die jeweils beaufschlagte Filtertasche augenblicklich einem vielfach größeren Innendruck ausgesetzt. Sie wird daher kurzzeitig aufgeweitet, wobei sich ihre Wandung verformt und nach Weiterwandern des Düsenrohres wieder ebenso plötzlich zusammengedrückt wird. Vor allem durch den ersten Verformungsgang werden beim Ansaugvorgang an der Außenseite festgesetzte Pulverteilchen abgesprengt. Ein Teil dieser Pulverpartikel wird zwar vom Saugstrom wieder erfaßt und im Bereich benachbarter Filtertaschen außen festgehalten, der größere Teil fällt jedoch unter Schwerkraftwirkung in die Abzugsrinne 22' des Pulverbodens 18', der sich in ständiger Vibration befindet

Die Filterhülse 38 kann aus so feinporigem Material bestehen, daß sie auch die kleinsten Pulverpartikel zurückhält. Da ihre Widerstandsfähigkeit durch die Zickzackfaltung vergrößert ist, kann sie entsprechend dünnwandig ausgeführt sein, aus preiswertem Werkstoff wie Papier etc. bestehen und wird dann nur für den gleichen Farbton verwendet bzw. bei einem einzigen Einsatz »verbraucht«. Man kann aber auch wiederverwendbares Material wie Textilgewebe einsetzen, das beispielsweise waschbar ist und sich dadurch vollständig reinigen und für einen neuen Vorgang heranziehen läßt. Es kann ferner die Filterhülse etwa durch einen Drahtkorb mil in I nur einige Filtertaschen außen eingreifenden Längsstä-&. ben ausgesteift sein, um größeren Saugdrücken wider-; ' stehen zu können. ''.■

Bei einem mittleren Durchmesser, beispielsweise '; 500 mm und einer Länge von 300 mm läßt sich auf dcrjf Filterhülse eine wirkrame Filterfläche von etwa 12 m²|| unterbringen, d. h. das Vierzehn- bis Siebzehnfache der| Mantelfläche. Man kann daher in dem geringen verfüg-1 baren Raum außergewöhnlich große Filterflächen un- | terbringen, im Ausführungsbeispiel 48 m². Bei einer Ansaugleistung von 60 mVmin ergibt dies einen Durchsatz von 1,25 m³ Luft/m² Filterfläche/min, also einen Wert, der vielfach kleiner ist als bisher angenommen. Man;. kommt daher mit einem Unterdruck von 100 bis 200 mm ^r Wassersäule aus. Da die kurzzeitigen Blasimpul.se aufs jeweils eine der über 100 Taschen einer Filterhülse den '■■■> gesamten Saugstrom praktisch nicht beeinflussen, kann auch bei langdauerndem Betrieb keine wesentliche Änderung der Absaugleistung eintreten.

Im Betrieb wird mit einer oder mehreren Pistolen Beschichtungspulver auf kontinuierlich durch den Transportkanal 3 hindurchgeiuhrte Werkstücke von der Vorderwand 12 zur Rückwand 1Γ aufgesprüht und mittels eines elektrostatischen Feldes zu den Werkstücken , hingelenkt. Die Pulverpartikel sind dabei ihrer Schwerkraft, den elektrostatischen Kräften und einer Saugkraft unterworfen, wie sie vom Sauggebläse 59 im Reingas-Saugraum 19' aufgebracht wird. Diese Saugkraft wirkt durch die Wandungen der Filterpatronen 55 hindurch in den Rohgasraum und teilt sich über dem Pulverboden 18' durch den Schlitz 26 dem Raum oberhalb des Gitterrostes 7 mit. Während die Bewegungsenergie und die j elektrostatischen Kräfte vornehmlich waagerecht wirk- , sam sind, wirken Schwerkraft und Saugkraft nach unten, die Pulverpartikel bewegen sich daher auf gekrümmten Bahnen mit immer größer werdenden Vertikalkomponente.

Die meisten Pulverpartikel gelangen unmittelbar durch den Gitterrost 7 hindurch auf den Pulverboden 18'. Auch die am weitesten durch den Kabinenraum bis evtl. zur Rückwand IV vordringenden Pulverpartikel fallen schließlich herab und werden vom Leitblech 25 dem Pulverboden zugeführt und mittels des Rüttlers 29 in die Abzugsrinne 22' weitergeleitet.

Da die Filterpatronen 55 etwa halbe Kabinenhöhe über der Abzugsrinne 22' und dem Schlitz 26 liegen, muß das von den Filterelementen zurückgehaltene Pulver diese Höhendistanz überwinden. Dazu reicht aber in ' der Regel die Saugkraft des Gebläses 59 nicht aus, so daß der weitaus überwiegende Teil des Pulvers von den Filterpatronen ferngehalten wird und unmittelbar in die Abzugsrinne 22' gelangt Diese geringe Belastung der Filterwandung führt in Verbindung mit der großen Filterfläche zu außergewöhnlich großer Filterstandzeit bei entsprechend hohem Abreinigungsgrad. Dies alles läßt, sich aber in sehr begrenztem Raum mit geringem Herstellungsaufwand erreichen. :

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Sprühkabine zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken, mit einer eine Sprühöffnung aufweisenden Vorderwand, einer dieser gegen überliegenden Rückwand, einem außen an der Rückwand angebrachten lotrechten Filterschacht, an dessen oberem Ende ein Sauggebläse angebracht ist, unter welchem eine Filtervorrichtung mit wenigstens einem auswechselbaren großflächigen Filterelement vorgesehen ist, dessen Rohgasseite durch einen unterhalb der Rückwand gebildeten Durchlaß mit dem Innenraum der Spriihkabine und dessen Re'ngasseite mit dem Sauggebläse in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine unter Bildung einer Vielzahl Filtertaschen (41) in Umfangsrichtung wellen- oder zickzackförmige Filterhülse (38) einer als Ganzes auswechselbaren Filterpatrone (55) oberhalb eines den Filterschacht und den Innenraum der Pulverkabine randdicht unterfassenden Pulverbodens in einer öffnung (30) einer den Filterschacht (56) unterteilenden etwa waagerechten Trennwand (57) angebracht ist

2. Sprühkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulverboden (18') Bestandteil eines Wagens (14') ist, der als Ganzes auswechselbar an die Kabine anfahrbar ist.

3. Sprühkabine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Innenraum der Sprühkabine und dem Filterschacht (56) mittels eines von der Rückwand (1Γ) zum Pulverboden herabgeführtes Leitelementes (25) begrenzt.

4. Sprühkabine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulverboden (18') in Form eines Dachkant-Prismas ausgebildet ist, dessen Dachkante die Pulverabzugsrinne (22') bildet.

5. Sprühkabine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise hängend angeordnete Filterpatrone (55) eine Abreinigungsvorrichtung umfaßt, die ein dicht an der Innenseite der Filterhülse (38) angeordnetes und um die Zylinderachse umlaufendes Blaselement (45) mit wenigstens einer in die jeweilige Filtertasche gerichteten Blasdüse (46) aufweist.

6. Sprühkabine nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Filterpatrone (55) ein in der Zylinderachse drehbar gelagertes Verteilerrohr (42) aufweist, das an eine Druckluftzuführung (34, 36) angeschlossen und über wenigstens ein Speichenrohr (44) mit einem achsparallelen Düsenrohr (45) verbunden ist, das in einer Mantellinie verteilt radial nach außen gerichtete Düsenöffnungen (46) aufweist.

7. Sprühkabine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (46) wenigstens teilweise derart schräg nach außen gerichtet sind, daß der durch Verteiler-, Speichen- und Düsenrohr (42,44,45) gebildete Rotor durch den Rückstoß der Blasstrahlen kontinuierlich drehbar ist.