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Die Erfindung betrifft ein Rotationszerstäuber-Sprühbeschichtungsgerät
und insbesondere einen Rotationszerstäuber mit einem Fluiddruckregler
und einem optionalen Farbwechsler, die innerhalb des Gehäuses des
Rotationszerstäubers angeordnet sind.
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Der hierin verwendete Ausdruck "Rotationszerstäuber" bezieht sich auf
eine Art von Sprühbeschichtungsgeräten, die einen mit hoher
Geschwindigkeit (normalerweise 10.000-40.000 U/m) drehbaren Zerstäuberkopf
umfassen, um die Zerstäubung eines auf einem Werkstück aufzutragenden
flüssigen Beschichtungmaterials zu bewirken. Der Kopf hat
normalerweise die Form einer Scheibe oder einer Glocke, die eine innere Wandung
umfaßt, die einen Hohlraum begrenzt und an einer Zerstäubungskante
endet. Das in das Innere der Glocke abgegebene flüssige
Beschichtungsmaterial wandert durch die Zentrifugalkraft entlang der Wandung nach
außen, bis es von der Zerstäubungskante der Glocke geschleudert und
dadurch zerstäubt wird.
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Um den Auftragungswirkungsgrad des Beschichtungsprozesses zu
verbessern, ist es normalerweise wünschenswert, dem Beschichtungsmaterial
eine elektrostatische Ladung zu geben und das zerstäubte
Beschichtungsmaterial an ein elektrisch geerdetes Werkstück anzuziehen. Ein
Beispiel eines Rotationszerstäubers der elektrostatisch geladenen Art
ist in unserem U.S.-Patent 4,887,770 von Wacker und anderen offenbart.
Wie auch dieses Patent feststellt, kann der Auftragungswirkungsgrad
weiter verbessert werden, indem eine Vielzahl von die Glocke
umgebenden Luftstrahlen vorgesehen wird, um die Wolke aus zerstäubtem
Material zu formen und sie zum Werkstück voranzutreiben. Um ein schnelles
und effizientes Wechseln von einer Farbe oder Art von
Beschichtungsmaterial zur anderen zu ermöglichen, lehren das U.S.-Patent 4,887,770
und die unten diskutierten Patente das Vorsehen eines Ventils zum
wahlweisen Ausspülen der Glocke und der Leitung, die das
Beschichtungsmaterial zu der Glocke führt, mit Lösungsmittel, um jene Leitung
und die Glocke vor dem Wechseln der Farben oder
Beschichtungsmaterialarten zu säubern.
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Das U.S.-Patent 4,422,576 von Saito und anderen offenbart ein
Farbwechselgerät und ein Verfahren für einen elektrostatischen
Rotationszerstäuber, bei dem ein Paar von Farbwechselventilkästen entfernt von
dem Rotationszerstäuber angeordnet ist. Jeder Kasten umfaßt sowohl
eine Vielzahl von einzelnen Farbventilen, deren Auslässe an einer
gemeinsamen Materialzuführleitung angeschlossen sind, als auch Ventile
zum wahlweisen Abgeben von Farbverdünner und Luft in die Zuführleitung
zum Ausspülen. Der Einlaß jedes Farbventils ist mit einer Zuführung
von Beschichtungsmaterial einer bestimmten Farbe verbunden. Jede der
gemeinsamen Zuführleitungen ist mit einem ersten Umschaltventil
verbunden, das an dem Rotationszerstäuber in dem Hochspannungsbereich
neben dem Rotationszerstäuberkopf befestigt ist. Das erste
Umschaltventil verbindet wahlweise eine der Zuführleitungen entweder mit dem
Rotationszerstäuberkopf oder mit einem Einlaß eines benachbarten
Umschaltventils mittels einer ersten Ablaßleitung. Das zweite
Umschaltventil umfaßt einen anderen Einlaß, der mit einem zweiten Ablaßrohr
und einem Auslaß verbunden ist, der mit einem dritten Ablaßrohr
verbunden ist. Das zweite Ablaßrohr steht in Verbindung mit einem den
Zerstäuberkopf umgebenden Mantel, während das dritte Ablaßrohr zu
einem entfernt angeordneten Ausstoßventil führt.
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Um von einer Farbe zur anderen zu wechseln, wird Lösungsmittel unter
hohem Druck und mit einer großen Strömungsgeschwindigkeit zusammen mit
Stößen von Luft durch die Zuführleitung, das erste Umschaltventil, das
erste Ablaßrohr, das zweite Umschaltventil und schließlich mittels des
dritten Ablaßrohres zur Ausstoßeinrichtung geführt. Dann werden die
Umschaltventile geschaltet, um Lösungsmittel zum Zerstäuberkopf zu
führen, von wo aus sich das Lösungsmittel in dem Mantel sammelt. Der
Mantel entleert sich über das zweite Ablaßrohr und durch das zweite
Umschaltventil in das Ausstoßventil mittels des dritten Ablaßrohres.
Vor dem Einführen der nächsten Farbe des Beschichtungsmaterials in die
Zuführleitung wird mittels des ersten Umschaltventils, des ersten
Ablaßrohres und des zweiten Umschaltventils vor dem Wiederaufbringen von
Hochspannung auf den Rotationszerstäuberkopf Luft und Verdünner unter
hohem Druck durch die dritte Ablaßleitung gespült.
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Dieses System hat den Nachteil, daß es das Ausspülen der langen
Farbleitungen zwischen dem Farbwechsler und den Umschaltventilen
erfordert. Dieses erhöht sowohl die Vergeudung von Beschichtungsmaterial
als auch die Menge des Lösungsmittels, das erforderlich ist, um das
System ausreichend auszuspülen und das Verunreinigen des nächsten
gewünschten Beschichtungsmaterials mit der vorher verwendeten Farbe zu
verhindern. Das schnelle und das vollständige Ausspülen ist außerdem
wegen des weitläufigen Beschichtungsmaterialweges, der ausgespült
werden muß, behindert. Jener Weg ist nicht nur lang und umfangreich,
sondern umfaßt auch Bereiche von unregelmäßiger Form und sich änderndem
Querschnitt, an denen das Beschichtungsmaterial dazu neigt, sich
anzusammeln.
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Das U.S.- Patent 4,380,321 von Culbertson und anderen offenbart einen
Farbwechselventilaufbau für einen Rotationszerstäuber, der ein
Beschichtungsmaterialventil und ein Schnellablaßventil umfaßt. Beide
Ventile sind in einem einzigen Ventilkörper eingebaut, der direkt
hinter dem Rotationzerstäuberkopf angeordnet ist. Das
Beschichtungsmaterialventil umfaßt einen Einlaß, der mit einer Zuführleitung verbunden
ist, die entweder Beschichtungsmaterial oder Spülmedium von entfernt
angeordneten Ventilen führt. Das Schnellablaßventil arbeitet
wahlweise, um die Zuführleitung durch das Material ventil mit einem
Schnellablaßauslaß zu verbinden. Um das System vom Material einer ersten Farbe
zur Vorbereitung des Sprühens von Material einer anderen Farbe zu
reinigen, wird das Schnellablaßventil geöffnet und ein Strom von
Spülmedium durch die Zuführleitung errichtet, um die Zuführleitung und das
Materialventil zu reinigen und das Abfallprodukt durch den
Schnellablaßauslaß
auszustoßen. Danach wird das Schnellablaßventil geschlossen
und das Material ventil vorübergehend geöffnet, um den Teil des
Beschichtungsmaterialzuführweges zu reinigen, der zwischen dem
Materialventil und dem Zerstäuberkopf gelegen ist, und das Sprühen von
Material der anderen Farbe vorzubereiten.
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Obwohl die Nähe der Beschichtungs- und Schnellablaßventile zum
Zerstäuberkopf in dieser Anordnung die Menge des Beschichtungsmaterials
und des Spülmediums, die während des Farbwechsels auf den Sprühkopf
einwirken, reduziert, beseitigt dieses System nicht die Notwendigkeit
des Ausspülens einer langen Zuführleitung, die mit dem Materialventil
eines entfernt angeordneten Farbwechslers verbunden ist. Wie die im
U.S.-Patent 4,422,576 beschriebene Anordnung bilden die ersten und
zweiten Umschaltventile und ihre gegenseitigen Verbindungen mit dem
Zerstäuberkopf und miteinander darüberhinaus einen weitläufigen
Strömungsweg, der viele Bereiche bietet, in denen sich Material ansammeln
kann und der deshalb schwierig vollständig auszuspülen ist.
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Demzufolge besteht eine Notwendigkeit für einen Rotationszerstäuber,
der eine Vielzahl von Farben versprühen kann, ohne das Ausspülen von
langen Beschichtungsmaterial zuführleitungen zwischen dem
Rotationszerstäuber und einer gemeinsamen Beschichtungsmaterialzuführleitung zum
einzelnen Zuführen von Farben zum Zerstäuber fordert. Es besteht auch
eine Notwendigkeit für solch einen Rotationszerstäuber, bei dem der
Teil des Beschichtungsmaterialweges, der ausgespült werden muß, auf
einem minimalen Volumen gehalten wird und wenige, wenn überhaupt
welche, Bereiche bietet, in denen sich Beschichtungsmaterial in
Hohlräumen, die schwierig vollkommen zu spülen sind, ansammelt.
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Ein anderer Nachteil der Einrichtung nach dem Stand der Technik
betrifft die Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des vom
Zerstäuberkopf ausgestoßenen Beschichtungsmaterials. Da die
Strömungsgeschwindigkeit mit dem Druck in Wechselbeziehung steht, ist es bekannt, einen
Fluiddruckregler in Reihe mit der Beschichtungsmaterialzuführleitung,
die mit einem Zerstäuber verbunden ist, anzuschließen. Solche Regler
wurden bisher außerhalb des Gehäuses des Rotationszerstäubers in Reihe
mit der Beschichtungszuführleitung montiert. Wir haben erkannt, daß
dieses aus einer Reihe von Gründen unerwünscht ist.
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Erstens wird die genaue Strömungsregelung erleichtert, wenn der Druck
an der Düse, die dem Zerstäuberkopf das Beschichtungsmaterial zuführt,
im wesentlichen derselbe ist wie der Druck an dem Auslaß des Reglers.
Das Anordnen des Reglers außerhalb des Zerstäubers erhöht den
Druckverlust zwischen dem Regler und der Düse, die dem Zerstäuberkopf
Beschichtungsmaterial zuführt, und verringert dadurch die Genauigkeit
der Steuerung. Die Regelansprechzeit leidet auch unter solchem Aufbau,
da es eine bedeutende Zeitverzögerung zwischen einer Änderung des
Druckes an dem Auslaß des Reglers und einer entsprechenden
Durchflußänderung an dem Auslaß der Düse, die das Beschichtungsmaterial an den
Zerstäuberkopf liefert, geben kann.
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Das U.S.- Patent 4,660,771 beschreibt ein elektrostatisches
Anstrichgerät, das eine Farbsprüheinrichtung umfaßt, die auf einer
Farbzuführeinrichtung ruht oder neben ihr angeordnet ist, die einen
Farbdruckregler enthält, wobei die Sprüheinrichtung und die Zuführanordnung an
einer Halterung befestigt sind, die entlang einer Führungsbahn
verschiebbar ist. Sprühsteuereinrichtungen sind auf einem Gestell
angeordnet und durch eine Einspannvorrichtung mit der Zuführanordnung und
der Sprüheinrichtung verbunden, wobei die Position des Gestelles in
bezug auf die Führung so ist, daß die Einspannvorrichtung so kurz wie
möglich ist, um die Zeit für Druckänderungen, die von den
Steuereinrichtungen auf die Sprüheinrichtung und die Zuführanordnung zu
übertragen sind, zu minimieren.
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In Rotationszerstäubern, die unmittelbar stromaufwärts vom
Zerstäuberkopf in dem Beschichtungsmaterialzuführweg Armaturen umfassen, werden
Regelungsprobleme gesteigert. Solche Armaturen erhöhen die Länge des
Hauptströmungsweges und ergeben einen Anstieg auf einen noch größeren
Druckabfall.
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Das Anordnen eines Druckreglers entfernt vom Zerstäuber bewirkt noch
desweiteren eine Druckregelungenauigkeit, wenn ein Rotationszerstäuber
an einen Oszillator anzuschließen ist, der einen bedeutenden
vertikalen Ausschlag hat. Wenn der Zerstäuber angehoben und abgesenkt wird,
ändert sich die Druckhöhe zwischen dem Regler und der Düse, die dem
Zerstäuberkopf das Beschichtungsmaterial zuführt, als eine Funktion
der vertikalen Höhe des Zerstäubers. Infolgedessen tendiert der
Zerstäuber dazu, weniger Beschichtungsmaterial abzugeben, wenn er
angehoben ist, als wenn der Zerstäuber in einer unteren Position ist.
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Obwohl das Montieren eines Reglers entfernt vom Zerstäuber einen
solchen Vorteil aufweist, daß der Regler bequem abgetrennt werden kann,
wenn er nicht für eine bestimmte Arbeit benötigt wird, ist solch eine
externe Befestigung schwierig und setzt den Regler dem Übersprühen
oder anderen verunreinigenden Aufträgen aus, insbesondere wenn der
Regler innerhalb einer Spritzkabine angeordnet ist.
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Demzufolge besteht eine Notwendigkeit für einen Rotationszerstäuber,
der kompakt ist und einen Fluiddruckregler umfaßt, der für eine
verbesserte Strömungsgeschwindigkeitssteuerungsgenauigkeit und
verbesserte Reaktionszeit unabhängig von der vertikalen Position des
Rotationszerstäubers angeordnet ist. Es besteht weiter eine
Notwendigkeit für einen Rotationszerstäuber, der solch eine verbesserte
Steuerung anbietet, während der Regler vor einer verunreinigenden Umgebung
geschützt ist, wobei es noch möglich ist, den Regler in Abhängigkeit
von den Erfordernissen einer bestimmten Beschichtungsarbeit bequem
abzutrennen und wieder anzuschließen.
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Ein erfindungsgemäßer Rotationszerstäuber umfaßt ein Gehäuse, einen
Zerstäuberkopf, der um eine Achse drehbar ist und eine
Beschichtungsmaterialströmungsfläche besitzt, die einen vorderen Hohlraum bildet
und die an einer Zerstäubungskante endet, wobei dem vorderen Hohlraum
Fluid zugeführt wird, und einen in der Zuführung zu dem vorderen
Hohlraum vorgesehenen Druckregler, wobei der Fluiddruckregler vollständig
innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und der Einlaß und Auslaß des
Fluiddruckreglers im wesentlichen koaxial mit der Rotationsachse des
Zerstäuberkopfes ist.
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Durch den Fluiddruckregler kann ein Farbwechsler mit der
Fluidzuführung verbunden sein, wobei der Farbwechsler vollständig innerhalb des
Gehäuses angeordnet ist.
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Das Farbwechselverteilerstück kann eine Vielzahl von unabhängig
betätigbaren Ventilen umfassen, wobei jedes einen Einlaß und einen
Auslaß besitzt. Der Einlaß eines der Ventile ist vorzugsweise mit
einer Lösungsmittelzuführung verbunden, während die verbleibenden
Einlässe jeweils mit einer Zuführung einer unterschiedlichen Farbe oder
Art von Beschichtungsmaterial verbunden sind. Die Auslässe aller
Ventile, einschließlich des mit Lösungsmittel versorgten, können mit
einer gemeinsamen Auslaßöffnung verbunden sein, die mit dem
Rotationszerstäuberkopf mittels eines Beschichtungsmaterial strömungsweges in
Verbindung steht.
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Wenn der Farbwechsler innerhalb des Gehäuses befestigt ist, ist der
Beschichtungsmaterialströmungsweg sowohl kurz in der Länge als auch
klein im Volumen. Demzufolge wird Beschichtungsmaterial gespart, da
nur ein kleines Volumen des Materials vor dem Wechseln zu einer
unterschiedlichen Farbe und/oder Art von Material abgeführt werden muß,
wodurch die Kosten der Beschichtungsvorgänge reduziert werden. Der
Strömungsweg kann außerdem mit einem minimalen Lösungsmittelvolumen
vollkommen ausgespült werden, wodurch die notwendigen Ausgaben für
Lösungsmittel ebenso reduziert werden. Da sowohl das vergeudete
Beschichtungsmaterial als auch das verwendete Lösungsmittel manchmal
toxisch sein können, hilft das Reduzieren seines Anfalls die Umwelt zu
schützen und reduziert die Entsorgungskosten.
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Der Farbwechsler ist vorzugsweise so angeordnet, daß seine
Auslaßöffnung in im wesentlichen direkter Fluchtlinie mit dem gesamten oder
größten Teil des Beschichtungsmaterialströmungsweges zwischen dem
Farbwechsler und dem Zerstäuberkopf liegt, und diese vorzugsweise mit
der Rotationsachse des Zerstäuberkopfes übereinstimmt. Dieses ergibt
einen im wesentlichen geraden, leicht spülbaren Strömungsweg zwischen
dem Farbwechsler und dem Zerstäuberkopf.
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Der Farbwechsler kann entlang der zuvor erwähnten Achse verschiebbar
positionierbar sein. Solch eine Montage dient zur leichten Verbindung
eines Druckreglers zwischen der Auslaßöffnung des Farbwechslers und
dem Zerstäuberkopf. Der Druckregler, der vorzugsweise durch
Fernsteuerung regelbar ist, kann in unmittelbarer Nähe zum Zerstäuberkopf
befestigt sein, so daß der Auslaßdruck des Reglers vorhersehbar mit dem
Druck korreliert, mit dem der Zerstäuberkopf mit Beschichtungsmaterial
versorgt wird. Da der Druckregler immer in der im wesentlichen
gleichen Höhe wie der Zerstäuberkopf bleibt, auch wenn der Zerstäuber bei
der Benutzung eines Oszillators durch diesen angehoben oder abgesenkt
wird, treten außerdem Strömungsabweichungen aufgrund von Änderungen in
der Höhe des Zerstäubers nicht auf.
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Jedes der Ventile in dem Farbwechselverteilerstück ist in einem
gemeinsamen Körper angeordnet, der vorzugsweise aus einem elektrisch
nichtleitfähigen Material ist. Die Ventile können identisch gebaut
sein, um Ersatzteilerfordernisse zu minimieren. Außerdem sind die
Ventile vorzugsweise in einer radialen Anordnung innerhalb des
Ventilkörpers angeordnet, so daß der Auslaß jedes Ventiles dicht neben der
gemeinsamen Auslaßöffnung liegt, um die Länge und das Volumen des Teiles
des Strömungsweges, der vor einem Farbwechsel ausgespült werden muß,
noch weiter zu reduzieren.
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Der Einlaß eines der Ventile des Farbwechselverteilerstückes kann mit
einer Zuführung von Lösungsmittel verbunden sein, während die
restlichen Ventile jeweils eine unterschiedliche Farbe oder Art von
Beschichtungsmaterial erhalten. In Abhängigkeit davon, welches der
Ventile wahlweise zu einer gegebenen Zeit geöffnet ist, wird entweder
Lösungsmittel oder Beschichtungsmaterial einer bestimmten Farbe
mittels der Auslaßöffnung zu dem Zerstäuberkopf abgegeben. Somit wird, um
von einer ersten Farbe zu einer zweiten Farbe zu wechseln, das Ventil
zuerst geschlossen, das die erste Farbe zuführt. Das Ventil, das eine
Zuführung von Lösungsmittel erhält, wird geöffnet, um die erste Farbe
von dem Farbweg zwischen dem anlageninternen Farbwechsler und dem
Zerstäuberkopf auszuspülen. Wenn das Ausspülen beendet ist, wird das
Lösungsmittelventil geschlossen und ein anderes, mit einer Zuführung von
Material einer zweiten Farbe verbundenes Ventil geöffnet.
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Da ein Ventil für Lösungsmittel verwendet wird, stellt die Erfindung
normalerweise eine Auswahl unter einer Anzahl von Farben zur
Verfügung, die um eins kleiner als die Gesamtanzahl der Ventile in dem
anlageninternen Ventilverteilerstück ist. Die Erfindung hat jedoch die
Flexibilität, durch Verbinden eines der Ventile des anlageninternen
Farbwechslers an einen externen Farbwechsler eine noch größere Anzahl
von Farben zur Verfügung zu stellen.
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Diese und andere Aspekte und Vorteile dieser Erfindung werden aus den
beigefügten Zeichnungen leichter verständlich, in denen:
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Fig. 1 eine teilweise Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers einschließlich eines darin
befindlichen Farbwechslers ist.
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Fig. 2 eine Schnittzeichnung in axialer Richtung entlang der Linie 2-2
von Fig. 1 ist.
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Fig. 3 eine teilweise Längsschnittansicht ist, die das vordere Ende
des Rotationszerstäubers aus Fig. 1 in weiteren Einzelheiten zeigt.
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Fig. 4 eine Ansicht des Farbwechslers und seiner Halterung in axialer
Richtung entlang der Linie 4-4 von Fig. 1 ist.
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Fig. 5 eine Schnittansicht des Farbwechslers nach Figur 4 entlang der
Linien 5-5 von Fig. 4 ist.
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Fig. 6 eine vereinfachte Längsansicht des Rotationszerstäubers von
Fig. 1 ist, teilweise im Schnitt, wie entlang der Linie 6-6 von Fig. 1
dargestellt, wobei jedoch der in Fig. 1 gezeigte Fluiddruckregler
entfernt und der Farbwechsler aus Fig.1 in eine axial weiter vorn
gelegene Position neu eingestellt wurde. Solch eine modifizierte Vorrichtung
entspricht nicht der Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt ein Rotationszerstäuber 10 ein im
allgemeinen rohrförmiges Gehäuse 11 mit einem vorderen Ende 13 und
einem hinteren Ende 15. Das Gehäuse 11 ist vorzugsweise aus elektrisch
nichtleitendem Material gebaut und begrenzt einen Innenraum 16, der am
hinteren Ende 15 durch einen Tragflansch 18 abgeschlossen ist, der
eine hohle zylindrische Verlängerung 19 mit Haltemitteln, wie einer
Schraube 20, zum Befestigen des Rotationszerstäubers 10 an einem
Tragelement 22, das entweder fest oder beweglich sein kann, trägt. Das
Tragelement 22 kann z.B. an einem Oszillator (nicht dargestellt)
befestigt sein, um den Rotationszerstäuber 10 entlang eines vorgegebenen
Weges zu bewegen, wenn er in Gebrauch ist.
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Das vordere Ende 13 des Gehäuses 11 endet in einer
Verschlußstückanordnung 26, die ausführlicher unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben
wird. Für jetzige Zwecke ist es ausreichend festzustellen, daß die
Verschlußstückanordnung 26 eine konische Mittelaussparung 27 umfaßt,
von der sich ein Rotationszerstäuberkopf in der Form einer Glocke 29
erstreckt. Die Glocke 29, die ebenfalls nachfolgend ausführlich
beschrieben wird, umfaßt ein Basisteil 30, das an einer Welle 31 mit
einem kegelstumpfförmigen Teil 32 verschraubbar befestigt ist. Die
Welle 31 erstreckt sich von einem Motor 36, um die Glocke 29 mit hoher
Geschwindigkeit um eine Achse 38 zu drehen. Der Motor 36 umfaßt
vorzugsweise eine Druckluftturbine, die interne Luftlager, einen
Antriebslufteinlaß und einen Bremslufteinlaß zum Steuern der Rotation
der Glocke 29 umfaßt, deren Komponenten im Stand der Technik alle gut
bekannt sind und die keinen Teil der Erfindung bilden. Der Motor 36
hat auch eine Bohrung 40, die mit der Achse 38 fluchtet und die
gesamte Länge des Motors 36 und der Welle 31 durchläuft. Die Welle 31
erstreckt sich von der Rückseite des Motors 36, wo sie an den
Turbinenschaufeln
(nicht dargestellt) befestigt ist, durch die Vorderseite
des Motors 36, wo die Glocke 29 daran verschraubbar befestigt ist, wie
es zuvor beschrieben wurde.
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Durch die Bohrung 40 erstreckt sich ein entfernbares
Beschichtungsmaterialzuführrohr 42. Das Zuführrohr 42 hat ein erstes Ende 44, das mit
dem Inneren der Glocke 29 in Verbindung steht und das vorzugsweise
eine entfernbare Düse 45 trägt (siehe Fig. 3). Das Zuführrohr 42
umfaßt außerdem ein gegenüberliegendes zweites Ende 47 mit einer
Innenflüssigkeitskupplung 49. Die Kupplung 49 hat eine Grundplatte 48, die
reibschlüssig und entfernbar innerhalb des Basisteiles 51 des Motors
36 aufgenommen ist. Wenn sie mit dem Basisteil 51 im Eingriff ist,
trägt die Grundplatte 48 das Zuführrohr 42 in freitragender Art und
Weise frei von Kontakt mit der Wand der Bohrung 40, wodurch die
Notwendigkeit für ein Lager zwischen dem Zuführrohr 42 und den
rotierenden, mit dem Motor 36 verbundenen Teilen beseitigt wird.
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Wie es nun besser unter Bezugnahme auf die Fig. 2 verständlich wird,
ist der Motor 36 innerhalb eines Motorgehäuses 53 aufgenommen, das
vorzugsweise aus einem elektrisch nichtleitfähigen Material
ausgebildet ist. Das Motorgehäuse 53 hat ein vorderes, an der
Verschlußstückanordnung 26 befestigtes Ende 54 und ein hinteres Ende 55, das eine
oder mehrere Haltevorrichtungen 57 trägt, die mit dem Basisteil 51 des
Motors 36 zum sicheren Festhalten des Motors 36 innerhalb des
Motorgehäuses 53 ineinandergreifen können, wie es dargestellt ist.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 2 kann man erkennen, daß das
Basisteil 51 des Motors 36 einen Antriebslufteinlaß 60, einen
Bremslufteinlaß 61, einen Lagerlufteinlaß 62 und eine Austrittsöffnung 63
umfaßt, die jeweils mit entsprechenden Leitungen (nicht dargestellt)
verbunden sind, die sich durch eine im Flansch 18 ausgebildete Kerbe
nach außerhalb des Rotationszerstäubers 10 erstrecken. Das hintere
Ende 55 des Motorgehäuses 53 nimmt mit Gewinde versehene Enden 65 und
66 eines Paares parallel er, beabstandeter Träger 67 und 68 auf, von
denen nur der eine Träger 68 teilweise in Figur 1 sichtbar ist (siehe
auch Fig. 6). Die Träger 67 und 68 erstrecken sich jeweils durch den
Innenraum 16 des Gehäuses 11 zum Tragflansch 18 und sind im
allgemeinen senkrecht dazu. Die entsprechenden zweiten, mit Gewinde versehenen
Enden 72, 73 der Träger 67, 68 erstrecken sich durch den Flansch 18
und sind in Bezug auf den Flansch 18 mittels entsprechender Muttern 77
und 78 befestigt.
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Obwohl es für das Funktionieren der vorliegenden Erfindung nicht
notwendig ist, kann der Rotationszerstäuber 10 ein elektrostatischer
sein, der angepaßt ist, um dem flüssigen Beschichtungsmaterial direkt
vor seiner Zerstäubung eine elektrische Ladung zu geben. Demzufolge
kann der Rotationszerstäuber 10 durch ein Hochspannungskabel (nicht
dargestellt) mit einer Hochspannung versorgt werden, das einer oder
mehreren Ladungselektroden eine Hochspannung zuführen würde, um dem
Beschichtungsmaterial in der Art und Weise eine Aufladung zu geben,
wie sie im U.S.-Patent 4,887,770 beschrieben wurde, die zuvor durch
Bezugnahme hierin aufgenommen wurde.
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Die Verschlußstückanordnung 26 umfaßt eine meistens runde Kappe 98,
die sich bündig an das vordere Ende 54 des Motorgehäuses 53 fügt und
in bezug darauf mittels eines Stiftes 99 in Position gebracht wird.
Die Verschlußstückanordnung 26 umfaßt eine elektrisch nichtleitende
Abdeckung 96, die mit der Kappe 98 durch eine Vielzahl von
Senkschrauben 97 verbunden ist. Die Abdeckung 96 umfaßt eine ringförmige Nut
103, die durch eine Vielzahl von kleinen Luftöffnungen 104 geschnitten
wird, die alle in eine Richtung ausgerichtet sind, die im allgemeinen
parallel zur Rotationsachse 38 ist (wie es in Fig. 3 dargestellt ist).
Die Nut 103 ist mit einer Luftleitung (nicht dargestellt) verbunden,
um eine Vielzahl von Strahlen zur Verfügung zu stellen, die aus den
Luftöffnungen 104 austreten, um sowohl die Formgebung der Sprühwolke
des von der Zerstäubungskante 114 abgegebenen Beschichtungsmaterials
zu unterstützen als auch die Sprühwolke zu einem zu beschichtenden
Werkstück vorwärtszutreiben.
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Wie es in Figur 3 dargestellt ist, ist die Glocke 29 in der
bevorzugten
Ausführungsform aus dem Basisteil 30 und einer Abschlußkappe 110
gebildet. Das Basisteil 30 ist entfernbar an der Welle 31 des Motors
36 verschraubt, während die Abschlußkappe 110 entfernbar an dem
Basisteil 30 verschraubt ist. Die Abschlußkappe 110 umfaßt eine
Teilereinrichtung 120, die einen vorderen Kappenhohlraum 117 und einen hinteren
Kappenhohlraum 118 begrenzt. In der dargestellten Ausführungsform hat
die Teilereinrichtung 120 die Form einer im allgemeinen runden Scheibe
mit einer sich nach innen zu ihrem Mittelteil wölbenden vorderen
Fläche. Das Randteil der Teilereinrichtung 120 grenzt an ihrer
Hinterfläche an die Wand 112 und an ihrer Vorderfläche an eine
Beschichtungsmaterialströmungsfläche 112a, die an einer Zerstäubungskante 114
endet.
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Der Rand der Teilereinrichtung 120 umfaßt eine Vielzahl von über dem
Umfang im Abstand angeordneten Bohrungen 122. Die Bohrungen 122 haben
Einlässe neben der Wand 112 und enden neben der
Beschichtungsmaterialströmungsfläche 112a, und bilden dadurch Strömungswege, durch die das
meiste, in den hinteren Hohlraum 118 eintretende Fluid seinen Weg zu
der Beschichtungsmaterialströmungsfläche 112a findet, die teilweise
den vorderen Kappenhohlraum 117 umgibt. Das Mittelteil der
Teilereinrichtung 120 ist außerdem mit einer zentralen Öffnung 121 versehen,
durch die der hintere Hohlraum 118 mit dem vorderen Hohlraum 117
kommunizieren kann. Vorzugsweise wird die Öffnung 121 aus vier einzelnen,
auf dem Umfang beanstandeten Bohrungen gebildet, die sich nahe der
Vorderfläche der Teilereinrichtung 120 schneiden, jedoch von der Achse
38 auseinanderlaufen, so daß der Beschichtungsmaterialaustrag aus der
Düse 45 nicht direkt in die Öffnung 121 gerichtet ist. Dennoch strömt,
wenn der Zerstäuber 10 benutzt wird, etwas Beschichtungsmaterial durch
den Kanal 121 und strömt entlang der Vorderfläche der
Verteilereinrichtung 120, um jene Oberfläche feucht zu halten, was besser ist, als
einen Rücksprühnebel zuzulassen, der sich ansonsten darauf ansammeln
und trocknen könnte. Zwischen Farbwechseln wird Lösungsmittel durch
das Materialzuführrohr 42 eingebracht und strömt sowohl durch den
Kanal 121 als auch entlang der Wand 112 und durch die Bohrungen 122, um
sie und die Beschichtungsmaterialströmungsfläche 112a von der
vorgehenden
Farbe zu reinigen. Das durch den Kanal 121 strömende
Lösungsmittel reinigt die äußere Fläche der Teilereinrichtung 120. Dieser
Spülvorgang wird durch Feuchthalten der Oberfläche der
Teilereinrichtung 120 erleichtert, da feuchtes Beschichtungsmaterial leichter
gelöst wird als trockenes Material.
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Wie Figur 3 weiter zeigt, umfaßt das entfernbare Zuführrohr 42 ein
erstes Rohr 130 mit einem Endteil 131 mit kleinerem Durchmesser, das
innerhalb einer in einem kurzen zweiten Teil 133 ausgebildeten
Aussparung klebend verbunden ist. In das zweite Teil 133 ist eine Düse 45
mit einer zentralen Öffnung 136 verschraubt, die mit dem Innenkanal
138 des entfernbaren Zuführrohres 42 in Verbindung steht. In
Abhängigkeit von den Erfordernissen einer bestimmten Beschichtungsarbeit, kann
die Größe der Zentralöffnung 136 und/oder des Innnenkanales 138 durch
Ersetzen der Düse 45 und/oder des Zuführrohres 42 durch solche mit
einer Zentralöffnung 136 bzw. einem Innenkanal 138 mit einer anderen
Größe oder Durchmesser verändert werden, um gewünschte
Strömungseigenschaften vorzusehen.
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Vorzugsweise ist das erste Teil 130 des Zuführrohres 42 aus einem
biegesteifen Material hergestellt, wie rostfreiem Stahl, das in
freitragender Art und Weise gelagert werden kann, wie es vorher beschrieben
wurde, während das zweite Teil 133 des Zuführrohres 42 vorzugsweise
aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt ist. Die
Teile 130 und 133 des Zuführrohres 42 sind vorzugsweise mit einer Schicht
eines Schrumpfschlauches 137 überzogen.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt der dargestellte
Rotationszerstäuber 10 sowohl ein Farbwechselverteilerstück 140 als auch einen
Fluiddruckregler 145.
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Das Verteilerstück 140 umfaßt eine Auslaßöffnung 141, die mit einem
Fluideinlaß 147 des Reglers 145 verbunden werden kann. Der Regler 145
umfaßt auch einen Fluidauslaß 148 und einen Steuerlufteinlaß 150. Der
Einlaß 147 des Reglers 145 nimmt ein mit Gewinde versehenes Ende eines
ersten biegesteifen Rohres 152 auf, während sein Fluidauslaß 148 ein
mit Gewinde versehenes Ende eines zweiten biegesteifen Rohres 154
aufnimmt. Um die Verbindung und Abtrennung des Fluidreglers 145 mit der
Auslaßöffnung 141 und der Kupplung 49 zu erleichtern, umfassen die
Rohre 152 und 154 gegenüber ihren mit Gewinde versehenden Enden
jeweils im Durchmesser reduzierte Enden 156 und 157. Die Teile 156 und
157 haben jeweils eine Nut mit einem entsprechenden O-Ring 159, 160,
der darin montiert ist. Das im Durchmesser reduzierte Teil 156 mit
seinem O-Ring 159 paßt sich enganliegend in die Wand der Auslaßöffnung
141 ein, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der
Auslaßöffnung 141 und dem ersten Rohr 152 zu bewirken. Das mit dem zweiten Rohr
154 mit seinem O-Ring 160 verbundene, im Durchmesser reduzierte Teil
157 bewirkt ebenfalls eine enganliegende und flüssigkeitsdichte
Verbindung mit der Innengewindekupplung 49 des entfernbaren Zuführrohres
42.
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Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 ist der Fluiddruckregler 145
vorzugsweise fernregelbar und umfaßt in der bevorzugten Ausführungsform
ein oberes Gehäuse 163, das verschraubbar mit einem unteren Gehäuse
164 verbunden ist. Zwischen dem oberen Gehäuse 163 und dem unteren
Gehäuse 164 ist eine flexible Trennwand 166 festgehalten, um einen
oberen Hohlraum 168 über der Trennwand 166 und einen unteren Hohlraum
169 unter der Trennwand 166 zu begrenzen. Der untere Hohlraum 169
steht mit dem Steuerlufteinlaß 150 in Verbindung, der über ein
Luftleitungsmittel (nicht dargestellt) mit einer Steuerluftquelle
verbunden ist, die entfernt vom Rotationszerstäuber 10 angeordnet ist. Das
obere Gehäuse 163 wird von einer Bohrung 171 durchlaufen, die eine
hervorstehende Fläche umfaßt, die einen Ventilsitz 172 trägt. Der Sitz
172 wird mittels eines radial getragenen, umgekehrt becherförmigen
Teiles 174 befestigt, das sich von einer mit Gewinde versehenen, in
das obere Ende der Bohrung 171 eingepaßten Abschlußschraube 175 nach
unten erstreckt, wie es dargestellt ist. Eine verschiebbare
Ventilspindel 176 mit einer an den Ventilsitz 172 angepaßten Form ist mit
der Trennwand 166 mechanisch verbunden. Der Fluideinlaß 147 steht mit
der Bohrung 171 und dem Bereich über der Ventilspindel 176 mittels
eines getragenen Teiles 174 in Verbindung. Der Bereich unterhalb des
Ventilsitzes 172 einschließlich des unteren Hohlraumes 168 steht in
Verbindung mit dem Fluidauslaß 148. Der Regler 145 ist wirksam, indem
er den Durchfluß des Fluides vom Einlaß 147 zum Auslaß 148 nach dem
Ventilsitz 172 als eine Funktion des auf den unteren Hohlraum 169
mittels des Einlasses 150 aufgebrachten Steuerluftdruckes begrenzt.
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Der Druckregler 145 wird zwischen dem Motor 36 und dem Verteilerstück
140 durch Rohre 152 und 154 getragen. Das Lösen jener Rohre entweder
von der an dem zweiten Ende des entfernbaren Zuführrohres 42
vorgesehenen Innengewindekupplung 49 auf der einen Seite oder von der
Auslaßöffnung 141 auf der anderen Seite wird durch Arretieren des Reglers
145 und der Rohre 152 und 154 zwischen der Innengewindekupplung 49 und
der Auslaßöffnung 141 des Verteilerstückes 140 verhindert. Dieses wird
durch ein Paar von lösbaren Haltern 180 und 181 erleichtert, die
verschiebbar an Trägern 67 bzw. 68 befestigt sind (wie dargestellt in
Fig. 6). Jeder Halter 180, 181 kann durch Schrauben 183 und 184
festgestellt werden, um die Rückwärtsbewegung des Verteilerstückes 140 zu
verhindern und die Verteilereinrichtung 140 gegen das Rohr 152 zu
pressen, das wiederum durch den Regler 145 das Rohr 154 gegen die
Kupplung 49 preßt, womit das Lösen der biegesteifen Rohre 152 und 154
von der Auslaßöffnung 141 bzw. der Kupplung 49 verhindert wird.
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Es wird nun Bezug genommen auf die Figuren 4 und 5 und der Aufbau und
die Wirkungsweise des Farbwechselverteilerstückes 140 erläutert. Wie
Figur 4 zeigt, umfaßt das Verteilerstück 140 vier Ventile 190, 191,
192 und 193, die in einer radialen Anordnung innerhalb eines
gemeinsamen Ventilkörpers 196 angeordnet sind. Obwohl das dargestellte
Verteilerstück 140 vier Ventile umfaßt, ist es für den Fachmann auf dem
Gebiet offensichtlich, daß die Anzahl der Ventile erhöht werden kann,
wenn es die Platzbeschränkungen erlauben. Entsprechend einer
bestimmten Gestaltung der Erfindung in elektrostatischen Systemen, kann der
Körper 196 aus einem elektrisch nichtleitenden Material ausgebildet
sein, um das Speichern einer kapazitiven Ladung zu verhindern.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Figur 5 umfaßt der Körper 196
eine erste, nach vorn gerichtete Fläche 198, die durch die
Auslaßöffnung 141 durchsetzt ist und eine gemeinsam gegenüberliegende zweite,
nach hinten gerichtete Fläche 199. Die Flächen 198 und 199 werden
durch eine gemeinsam angrenzende, im allgemeinen runde Randfläche 200
getrennt, wie es in Figur 4 dargestellt ist. Der Ventilkörper 196
umfaßt ein Paar von diametral gegenüberliegenden, in Figur 4
dargestellten Führungsauskehlungen 201 und 202, die in einem Abstand voneinander
angeordnet sind, der dem Abstand zwischen den Trägern 67 und 68
entspricht. Die Auskehlungen 201 und 202 haben eine Form, die
komplementär zu dem Pofil der Träger 67 und 68 ist (d.h., in der dargestellten
Ausführungsform rund), damit sie mit ihnen verschiebar
ineinanderpassen. Durch Lösen der Schrauben 183 und 184 der Halteringe 180 bzw. 181
kann somit das Wechselventilverteilerstück 140 wahlweise in jeder
gewünschten axialen Stellung entlang der Träger 67 und 68 positioniert
werden, während die Auslaßöffnung 141 zu allen Zeiten in direkter
axialer Flucht mit der Rotationsachse 38 gehalten wird. Das Halten der
Auslaßöffnung 141 in solcher axialer Ausrichtung erleichtert die
Verbindung und Abtrennung des Druckreglers 145 und seiner verbundenen
Rohre 152 und 154, wie es oben beschrieben wurde. Darüberhinaus wird
das vollständige Ausspülen des Material beschichtungsweges zwischen der
Auslaßöffnung 141 und der Glocke 29 durch das Halten der Auslaßöffnung
141, des Rohres 152, des Einlasses 147, des Auslasses 148, des Rohres
154 und des Zuführrohres 42 in im wesentlichen direkter axialer
Ausrichtung miteinander und vorzugsweise in Ausrichtung mit der Achse 38
erleichtert. Solch ein Aufbau stellt den geradesten möglichen
Strömungsweg sowohl für das Beschichtungsmaterial als auch das
Lösungsmittel zur Verfügung, insbesondere in der Ausführungsform nach Fig. 6,
wodurch alle Bereiche, in denen die Strömung die Richtung ändern muß
und in denen Beschichtungsmaterial angesammelt werden könnte, auf
einem absoluten Minimum gehalten werden. Solch ein im wesentlichen
gerader Weg minimiert außerdem das Volumen des Strömungsweges zwischen der
Auslaßöffnung 141 und der Glocke 29, wodurch das Volumen von
unbrauchbarem Beschichtungsmaterial reduziert wird, das vor dem
Farbwechsel ausgetragen werden muß, und reduziert desweiteren das Volumen
des Lösungsmittels, das zum Reinigen jenes Strömungsweges verwendet
werden muß. Dieses führt nicht nur zu Kosteneinsparungen durch
Reduzieren des Abfalls von Beschichtungsmaterial und Reduzieren der
Lösungsmittelanwendung, sondern dient desweiteren dazu, die Kosten zu
reduzieren und die Umwelt durch Reduzieren des Volumens des
Abfallbeschichtungsmaterials und verwendeten Lösungsmittels, das beseitigt
werden muß, zu schützen.
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Der Körper 196 umfaßt auch ein Paar von diametral gegenüberliegenden
Kerben 204 und 205 (siehe Figur 4). Diese Kerben sorgen für einen
Zwischenraum zum Durchführen eines elektrostatischen Kabels (nicht
dargestellt) oder von Fluid- oder Luftrohren. Sie stellen auch noch
Zugangsöffnungen bereit, um das Einsetzen und Entfernen des Zuführrohres
42 und Reglers 145 zu erleichtern. Die hintere Fläche 199 des
Ventilkörpers 196 ist auch sowohl durch Stellufteinlässe 206, 207, 208 und
209 als auch durch entsprechende Fluideinlässe 212, 213, 214 und 215
für jedes entsprechende Ventil 190, 191, 192 und 193 durchsetzt. Jedes
Ventil 190 -193 umfaßt auch entsprechende Tropflöcher 217, 218, 219
und 220, die Leckverluste von Beschichtungsmaterial anzeigen und das
Beschichtungsmaterial von der Ventilbetätigungsluft trennen, um die
Verunreinigung des Luftversorgungssystems durch das
Beschichtungsmaterial zu verhindern. Sie verhindern auch das Wandern von Luft und
Verunreinigungssubstanzen aus dem Luftversorgungssystem in das durch das
Verteilerstück 140 strömende Beschichtungsmaterial. Alle innerhalb des
Ventilkörpers 196 angeordneten Ventile 190-193 haben einen identischen
Aufbau, der nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wird.
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Fig. 5 zeigt das Ventil 190 in einer geschlossenen Position und das
Ventil 191 in einer geöffneten Position. Da die Ventile 190-193
identisch aufgebaut sind, muß nur ein Ventil, wie das Ventil 190,
ausführlich beschrieben werden, um die Beschreibung der Wirkungsweise des
Farbwechselverteilerstückes 140 zu vervollständigen. Wie oben erwähnt
wurde, umfaßt das Ventil 190 einen Betätigungslufteinlaß 206 und einen
Fluideinlaß 212, die in den Ventilkörper 196 jeweils von seiner
hinteren Fläche 199 eintreten. Das Ventil 190 umfaßt desweiteren einen
Fluidrezirkulationsauslaß 222, der den Ventilkörper 196 von seiner
vorderen Fläche 198 durchsetzt. Wie vorher erwähnt wurde, wird die
Fläche 198 auch durch die gemeinsame Auslaßöffnung 141 durchsetzt, die
das mit reduziertem Durchmesser ausgebildete Teil 156 des Rohres 152
aufnimmt. Eine Mehrfachstufenbohrung 228 durchsetzt den Körper 196 von
seiner Randfläche 200. Die Bohrung 228 ist entlang einer Achse
ausgebildet, die radial nach innen zu einer gemeinsamen Kammer 230
gerichtet ist, die mit der Auslaßöffnung 141 über einen Kanal 232 verbunden
ist. Ein Teil 237 ist in dem unteren Teil der Bohrung 228 angeordnet.
Das Teil 237 umfaßt einen inneren Fluidkanal 238, der sowohl mit dem
Fluideinlaß 212 als auch mit dem Fluidrezirkulationsauslaß 222 durch
eine Vielzahl von radial ausgerichteten, in dem oberen Teil der Wand
des Teiles 237 ausgebildeten Öffnungen 240 verbunden ist. Der
Fluidkanal 238 nimmt eine verschiebbare Ventilspindel 241 mit einem konischen
Endteil 242 auf, das mit einem innerhalb des Teiles 237 an dem unteren
Ende des Kanals 238 ausgebildeten Ventilsitz 243 zusammenfügbar ist.
Die Bewegung der Ventilspindel 241 zum Ventilsitz 243 hin und von ihm
weg bewirkt das Öffnen und Schließen des Ventiles 190.
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Das Teil 237 wird durch eine Packungstopfbuchse 247 festgehalten, die
ein Paar von beabstandeten O-Ringen 249 und 250 umfaßt, um eine
flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen dem Äußeren der Packungsstopfbuchse
247 und der Wand der Bohrung 228 zu bewirken. Außerdem umfaßt die
Pakkungstopfbuchse 247 ein Paar Topfmanschetten 251 und 252 zum Bewirken
einer flüssigkeitsdichten Dichtung zwischen dem oberen Teil des
Kanales 238 und dem Äußeren der Ventilspindel 241. Wie dargestellt ist,
steht der Bereich der Packungstopfbuchse 247 zwischen dem O-Ring 249
und dem O-Ring 250 mit dem Druckentwässerungsloch 217 in Verbindung,
um eine wirksame Funktionsweise der Dichtungen 251 und 252 zu
gewährleisten. Die Packungstopfbuchse selbst wird durch eine Dichtungsmuffe
254 gehalten, die verschraubbar mit einem Zwischenteil der Wand der
Bohrung 228 ineinandergreift.
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Das Ende der Ventilspindel 241, das ihrem konischen Teil 242
gegenüberliegt, ist mit einem Kolben 257 verbunden, der einseitig durch
eine Feder 258 belastet ist, um das Ventil 190 in einer normalerweise
geschlossenen Stellung zu halten, wie es dargestellt ist. Die Feder
258 wird in dem oberen Ende der Bohrung 228 mittels einer
Gewindemutter 260 gehalten, die eine zylindrische Wandung 261 besitzt, die einen
Zylinder begrenzt, in dem sich der Kolben 257 bewegt. Die Unterseite
des Kolbens 257 steht mit dem Lufteinlaß 206 in Verbindung.
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Wenn dem Betätigungslufteinlaß 206 ein Steuersignal in der Form von
ausreichendem Luftdruck zugeführt wird, wird der Kolben 257 nach oben
entgegen der Kraft der Feder 258 gelenkt, wodurch das konische Teil
242 der Ventilspindel 241 vom Sitz 243 weg bewegt wird, um das Ventil
190 zu öffnen.
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Wenn das Ventil 190 geöffnet ist, strömt das durch den Einlaß 212
eintretende Fluid durch den Kanal 238 nach dem Ventilsitz 243 zu einer
gemeinsamen Kammer 230, die mit der Auslaßöffnung 141 in Verbindung
steht und somit durch den Kanal 232 mit dem Rohr 152. Auf der anderen
Seite bewegt sich der Kolben 257 nach unten, wenn der auf den Einlaß
206 ausgeübte Luftdruck auf eine Größe reduziert ist, die nicht
ausreichend ist, um die Feder 258 zu überwinden, so daß das konische Teil
242 der Ventilspindel 241 mit dem Sitz 243 ineinandergreift. Das
Ventil 190 wird dadurch geschlossen, wobei es den Strom des Fluides
zwischen dem Fluideinlaß 212 und der Auslaßöffnung 141 sperrt. In solch
einem Fall strömt das in den Einlaß 212 eintretende Fluid über die
Öffnungen 240 zum Rezirkulationsauslaß 222, von dem es über ein Rohr
geleitet wird, das unbenutztes Beschichtungsmaterial zu seiner Quelle
(nicht dargestellt) oder zu anderen, entfernt vom Rotationszerstäuber
10 angeordneten Sammelmitteln zurückführt.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Figur 6 ist zu erkennen, daß die
Träger 67 und 68, an denen das Farbwechselverteilerstück 140 innerhalb
des Innenraumes 16 des Gehäuses 11 befestigt ist, sich zwischen dem
Flansch 18 und dem rückseitigen Ende 55 des Motorgehäuses 53
erstrekken, wie es bereits beschrieben ist. Die Träger 67 und 68 sind
parallel zueinander und zur Achse 38 befestigt. Da die Auslaßöffnung 141
ebenfalls in bezug auf die Achse 38 zentriert ist, kann davon
ausgegangen werden, daß das Farbwechselverteilerstück 140 entlang der Achse
38 wahlweise neu eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann der
Fluidregler 145 und seine zugehörigen Rohre 152 und 154, die in Fig. 1
gezeigt sind, entfernt werden und, wie in Fig. 6 dargestellt ist, durch
ein kurzes Rohr 264 ersetzt werden, das durch Haftreibung sicherbare
O-Ringverbindungen der vorher beschriebenen Art an beiden Enden
aufweist.
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Um den Regler 145 zu entfernen, werden die Halteringe 180 und 181
zuerst durch Lösen der Sechskantschrauben 183 und 184 gelockert. Das
Verteilerstück 140 wird dann aus der Position 267 (die der in Fig. 1
dargestellten Position des Verteilerstückes 140 entspricht) um eine
Entferung nach hinten verschoben, die ausreichend ist, um das
Entfernen der Rohre 152 und 154 von der Auslaßöffnung 141 bzw. der
Innengewindekupplung 49 zu ermöglichen.
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Wenn das Rohr 154 einmal von der Innengewindekupplung 49 abgetrennt
ist, kann das entfernbare Zuführrohr 42 konventionell von der Bohrung
40 getrennt werden, wonach es gereinigt oder durch ein anderes
Zuführrohr mit einem anderen inneren Durchmesser ersetzt werden kann. Danach
können der Regler 145 und seine zugehörigen Rohre 152 und 154 in den
in Fig. 1 dargestellten Positionen wieder eingebaut werden. Alternativ
können der Regler 145 und die Rohre 152 und 154 aus dem Innenraum 16
des Gehäuses 11 entfernt und durch ein Rohr 264 ersetzt werden, das in
die Innengewindekupplung 49 paßt. Um das gegenüberliegende Ende des
Rohres 264 mit dem Auslaß 141 zu verbinden, wird der Farbwechsler 140
entlang der Träger 67 und 68 nach vorne in die in Figur 6 dargestellte
Position 268 verschoben. Die Halter 180 und 181 werden dann entlang
der Träger 67 und 68 in enge Angrenzung an das Verteilerstück 140
bewegt und dann festgezogen, um sowohl das Verteilerstück 140 als auch
das Rohr 264 und das Zuführrohr 42 sicher festzuhalten.
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Um den Rotationszerstäuber 10 zum Sprühen von z.B. drei Farben oder
Arten von Beschichtungsmaterial vorzubereiten, wird eine
Druckzuführung
von jedem Material mit drei der Fluideinlässe des
Verteilerstükkes 140 verbunden, wie die Einlässe 213, 214 und 215. Der übrige
Fluideinlaß 212 wird dann mit einer unter Druck stehenden Quelle von
Lösungsmaterial (nicht dargestellt) verbunden. Der mit dem Ventil 190
verbundene Rezirkulationsauslaß 222 wird verschlossen, während die
übrigen Rezirkulationsauslässe 223, 224 und 225 über Rohrmittel (nicht
dargestellt) zurück an den entsprechenden Behälter, aus dem jedes
Material zugeführt wird, angeschlossen sind. Jeder Rezirkulationsauslaß
222-225 kann natürlich verschlossen werden, wenn die Rückführung von
Beschichtungsmaterial nicht erwünscht ist. Die Verbindungen zum
Verteilerstück 140 werden durch Verbindung jedes entsprechenden
Betätigungslufteinlasses 206, 207, 208 und 209 mit Luftzuführungen (nicht
dargestellt) vervollständigt, die wahlweise unter Druck gesetzt werden
können, um jedes Ventil 190-193 unabhängig zu betätigen. Entsprechende
Lufzuführungen sind auch mit dem Motor 33 an Einlässen 60, 61 und 62
angeschlossen, um den Motor 33 mit Antriebsluft, Bremsluft bzw.
Lagerluft zu versorgen.
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Sowohl der Innendurchmesser des Zuführrohres 42 als auch die Größe der
Öffnung in der Düse 45 werden entsprechend den Anforderungen einer
bestimmten Beschichtungsarbeit ausgewählt. Wenn zum Beispiel das zu
versprühende Beschichtungsmaterial viskos und/oder wenn ein größerer
Volumendurchfluß erwünscht ist, wird als Zuführrohr 42 vorzugsweise
ein solches ausgewählt, das einen Innenkanal mit größerem Durchmesser
besitzt und als Düse 45 wird eine solche ausgewählt, die eine größere
Öffnung besitzt. Wenn das flüssige Beschichtungsmaterial umgekehrt von
dünner Konsistenz ist und/oder kleinere Volumendurchflüsse erwünscht
sind, kann ein Zuführrohr 42 und eine Düse 45 mit Kanälen kleineren
Durchmessers ausgewählt werden.
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Wenn es erwünscht ist, einen Fluiddruckregler zum Regulieren der
Durchflußgeschwindigkeit des Beschichtungsmaterials zu verwenden, wird
ein Fluiddruckregler 145 zwischen der Auslaßöffnung 141 und der
Fluidkupplung 49 in der zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Art
und Weise montiert. Wenn die Verwendung eines Fluiddruckreglers nicht
gewünscht wird, werden der Fluiddruckregler 145 und seine zugehörigen
Rohre 152 und 154 entfernt und durch das Rohr 264 ersetzt, wie es in
Fig. 6 dargestellt ist. Um das Rohr 264 zwischen der Kupplung 49 und
Auslaßöffnung 141 des Verteilerstückes 140 anzuschließen, wird das
Verteilerstück 140 von seiner ursprünglichen Position 267 axial in
seine weiter vorn gelegene Position 268 verschoben und durch
Befestigen der Halteringe 180 und 181 auf den Trägern 67 und 68 angrenzend an
die Rückseite des Verteilerstückes 140 festgestellt, wie es in Fig. 6
dargestellt ist.
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Angenommen, daß ein Regler 145, wie in Fig. 1 dargestellt, zu
installieren ist, wird eine Zuführung von Steuerluft mit ihrem
Steuerlufteinlaß 150 verbunden. Schließlich wird eine geeignete
Druckluftzuführung zu der ringförmigen, in der Abdeckung 96 ausgebildeten Nut 103
eingesetzt, um eine Vielzahl von Luftstrahlen zu liefern, die von den
Luftöffnungen 104, die die Glocke 29 umgeben, ausgestoßen werden.
Nachdem die vorhergehenden Verbindungen hergestellt wurden und das
elektrostatische Kabel (nicht dargestellt) mit Strom gespeist wurde,
soweit es in elektrostatischen Systemen zweckmäßig ist, und nachdem
der Rotationszerstäuber sicher an einem geeigneten Träger 22 befestigt
und gegenüber einem zu beschichtenden Werkstück positioniert ist,
können die Sprühvorgänge begonnen werden.
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In Funktion wird die Glocke 29 mit hoher Geschwindigkeit entsprechend
dem Luftdruck, der dem Antriebslufteinlaß 60 und Bremslufteinlaß 61
zugeführt wird, gedreht. Um das Sprühen des Fluidmaterials zu
beginnen, das z.B. dem Einlaß 213 des Ventils 191 zugeführt wird, wird
Betätigungsluft mit einen ausreichend hohen Druck zum Einlaß 207
geführt, um daß Öffnen des Ventiles 191 zu bewirken und das dem Einlaß
213 zugeführte Beschichtungsmaterial zur Auslaßöffnung 141 in einer
Art und Weise abzugeben, die vollständig analog der vorher unter
Bezugnahme auf die Fig. 5 beschriebenen Wirkungsweise des Ventils 190
ist. Das Fluidmaterial strömt von der Auslaßöffnung 141 durch das Rohr
152 zu dem Einlaß 147 des Reglers 145 und durch das getragene Teil 174
zu dem Bereich über dem Ventilsitz 172 und der Ventilspindel 176. Das
Fluid strömt mit einer geregelten Geschwindigkeit in den oberen
Hohlraum 168 und durch den Auslaß 148 in das Rohr 154. Der Druck am Auslaß
148 hängt von dem Zwischenraum zwischen der Ventilspindel 176 und dem
Ventilsitz 172 ab, der wiederum von der Druckdifferenz zwischen dem
Hohlraum 168 und dem unteren Hohlraum 169 abhängt, die durch die
Trennwand 166 getrennt sind. In dem Fall, daß ein größerer oder
kleinerer Strom von Beschichtungsmaterial gewünscht wird, kann der Druck
am Auslaß 148 von einer fern vom Zerstäuber 10 gelegenen Steuerung
durch Erhöhen bzw. Absenken des Druckes des Steuerluftsignals, das auf
den Steuereinlaß 150 des Reglers 145 aufgebracht wird, erhöht oder
gesenkt werden.
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Von dem Auslaß 148 des Reglers 145 fließt das flüssige Material in
einem geraden Weg durch das Rohr 154 mittels der Kupplung 49 in das
Zuführrohr 42 und von dem Zuführrohr 42 mittels der Düse 45 in den
hinteren Hohlraum 118 der Glocke 29. Da der Strömungsweg zwischen dem
Auslaß 148 und der Glocke 29 kurz und gerade ist, korreliert der Druck
des Fluides am Einlaß der Düse 45 genau und vorhersagbar mit dem Druck
an dem Auslaß 148 des Reglers 145, wodurch das sehr genaue Steuern
über den Fluiddruck erleichtert wird. Aufgrund der Kürze des
zuvorgenannten Strömungsweges wird darüber hinaus die Ansprechzeit der
Fluiddrucksteuerung sehr verbessert. Wenn sich der Druck des auf den
Steuereinlaß 150 des Reglers 145 aufgebrachten Steuersignals ändert, folgt
solcher Änderung in sehr kurzer Zeit eine entsprechende Änderung des
Druckes an der Düse 45. Demzufolge erleichtert die Erfindung die
Steuerung der Beschichtungsmaterialströmungsgeschwindigkeit mit höherer
Genauigkeit und schnellerer Ansprechzeit als es bisher bekannt war.
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Einmal innerhalb des hinteren Hohlraums 118, strömt etwas flüssiges
Beschichtungsmaterial durch die in der Teilereinrichtung 120
vorgesehene Öffnung 121 und hält dadurch die vordere Fläche der
Teilereinrichtung 120 in einem befeuchteten Zustand. Das hilft, das durch
getrocknetes Beschichtungsmaterial verursachte Zusetzen zu verhindern
und erleichert das schnelle und vollständige Reinigen, wenn die Glocke
29 später mit Lösungsmittel gespült wird. Der Hauptanteil des
Beschichtungmaterials
wird jedoch aufgrund der Zentrifugalkraft entlang
der Wand 112 gedrückt und zum Wandern entlang der Wand 112 nach außen
durch die Bohrungen 121 in den vorderen Glockenhohlraum 116 veranlaßt.
Wenn das Beschichtungsmaterial über die Strömungsfläche 112a des
Glokkenhohlraumes 116 gerade vor dem Abgeben von der Zerstäubungskante 114
zum Bewirken der Zerstäubung strömt, kann dem Beschichtungsmaterial
eine elektrostatische Ladung in der Art und Weise gegeben werden, wie
sie im U.S.-Patent 4,887,770 dargestellt ist, das durch Bezugnahme
vorher hierin aufgenommen wurde. Die dadurch erzeugte Wolke von
geladenen Beschichtungsmaterialtröpfchen wird dann durch die Wirkung der
aus den die Glocke 29 umgebenden Öffnungen 104 ausströmenden
Luftstrahlen auf ein Werkstück vorwärts getrieben.
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Um auf eine andere Farbe oder Art von Beschichtungsmaterial zu
wechseln, wird das Sprühen des ersten Materials durch Schließen des
Ventiles 191 gestoppt. Vor dem Öffnen eines der Ventile 192 oder 193 zum
Beginnen des Strömens einer anderen Farbe oder Art von
Beschichtungsmaterial von der Auslaßöffnung 141 des Verteilerstückes 140 zur Glocke
29 in der gerade beschriebenen Art und Weise muß jedoch das erste
Beschichtungsmaterial aus dem Strömungsweg zwischen der Auslaßöffnung
141 und der Glocke 29 gespült werden. Um das zu tun, wird das Ventil
191 geschlossen und anschließend das Ventil 190 geöffnet. Das
Lösungsmittel wird unter Druck in den Einlaß 212 eingeführt, wodurch ein
Strom von Lösungsmittel vom Auslaß 141 durch das erste Rohr 152, den
Druckregler 145, das zweite Rohr 154, das Zuführrohr 42 und die Glocke
29 eingeleitet wird. Etwas von dem Lösungmittel fließt durch die in
der Teilereinrichtung 120 ausgebildeten Kanäle 121, um die vordere
Fläche der Teilereinrichtung 120 von dem ersten Beschichtungsmaterial
zu reinigen, während die Mehrheit des Lösungsmittels entlang der Wand
112 durch die Kanäle 122 und nach außen über die
Beschichtungsmaterialströmungsfläche 112a strömt. Wenn das erste Beschichtungsmaterial
ausreichend ausgespült wurde, wird der Lösungsmittelstrom gestoppt.
Dann wird das Sprühen der zweiten gewünschten Farbe oder Art von
Beschichtungsmaterial durch Öffnen des entsprechenden Ventils, d.h.,
Ventil 192, dem jenes Material zugeführt wird, begonnen.
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Während das Ventil 193 leicht mit einer dritten Farbe oder Art von
flüssigem Beschichtungsmaterial, dessen Versprühen in der oben
beschriebenen Art und Weise ausgeführt werden kann, versorgt werden
kann, hat die Erfindung die Flexibilität, eine noch größere Anzahl von
Farben zu versprühen, indem der Einlaß von z. B. Ventil 193 mit einem
Farbzuführrohr verbunden wird, das von einem konventionellen
Farbwechselventilmechanismus ausströmt, z. B. von der Art, wie es in dem U.S.-
Patent 4,422,576 von Saito und anderen beschrieben ist, das durch
Bezugnahme ausdrücklich hierin aufgenommen ist. In solchem Fall wird der
Auslaß 225, der normalerweise für Zwecke der Rezirkulation verwendet
wird, mittels einer Rohrlänge (nicht dargestellt) mit dem Einlaß 24
eines Schnellablaßventils 23 verbunden, dessen Auslaß 25 zweckmäßig
mit einer Ablaßleitung oder einem Abfallsammelgefäß (siehe Fig. 1)
verbunden sein kann. Um vom Sprühen einer ersten, von dem entfernten
Farbwechsler zugeführten Farbe zu einer zweiten, ebenfalls von der
entfernten Ventilvorrichtung zugeführten Farbe zu wechseln, wird das
Ventil 193 geschlossen und das Schnellablaßventil 23 geöffnet.
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Danach wird mittels der entfernten Zuführleitung Lösungsmittel in den
Einlaß 215 eingeführt, um die Zuführleitung durch das
Schnellablaßventil 23 mittels des Auslasses 225 zu reinigen und zu spülen. Wenn die
Zuführleitung ausreichend gespült wurde, wird das Ventil 193 gerade so
lange geöffnet, um ein Strömen von Lösungsmittel zum ausreichenden
Spülen des Strömungsweges zwischen der Auslaßöfffnung 141 und der
Glocke 29 zu ermöglichen. Wenn die nächste gewünschte Farbe oder Art
von Beschichtungsmaterial von der entfernten Ventilanordnung
zuzuführen ist, wird das Ventil 193 geöffnet und das nächste Material wird in
das Verteilerstück 140 mittels der Zuführleitung von der entfernten
Ventilanordnung eingeführt. Ansonsten wird das Ventil 193 geschlossen
und die nächste zu sprühende Farbe oder Materialart wird durch
Betätigen entweder des Ventiles 191 oder 192 ausgewählt.
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Es ist verständlich, daß die Erfindung sowohl auf elektrostatische als
auch nichtelektrostatische Rotationszerstäuber anwendbar ist und auch
auf elektrostatische Rotationszerstäuber, die entweder aus leitfähigen
oder aus nichtleitfähigen Materialien hergestellt sind.