DE2834262A1

DE2834262A1 - Stroemungsumschalteinrichtung

Info

Publication number: DE2834262A1
Application number: DE19782834262
Authority: DE
Inventors: Robert Dennis Payne
Original assignee: Continental Group Inc
Current assignee: Continental Group Inc
Priority date: 1977-08-09
Filing date: 1978-08-04
Publication date: 1979-02-22
Also published as: GB2002708B; GB2002708A; SE7807469L; IT1099003B; US4138161A; BE869585A; ATA576478A; FR2399875A1; AT362849B; CA1090852A; NL7807617A; BR7805082A; AU3874278A; JPS6130830B2; IT7825992A0; DK349378A; JPS5430237A

Description

Γ PATENTANWÄLTE ~Ί

2834282

DR.-ING. R. DÖRING DSPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

-H-

The Continental Group, Inc. 633 Third Avenue, New York 17, N.Y./USA

"Strömungsumsehalteinrichtung"

Die Erfindung betrifft eine Strömungsumschalteinrichtung in Vorrichtungen zum elektrostatischen überziehen von einzeln aufeinanderfolgenden Werkstücken mit einer Zulieferungsleitung zum kontinuierlichen Zuführen eines Gemisches aus Überzugspulver und einem Trägergas, einer das Gemisch aufnehmenden und zu einem Aufbringungsorgan führenden Leitung und einer bei Unterbrechung der Aufbringung während des Werkstückswechsels das Gemisch aufnehmenden und in den Zuführungskreis zurückführenden Rückführungsleitung.

Die Strömungsumschalteinrichtung ist besonders für den Einsatz bei Vorrichtungen zum elektrostatischen überziehen von einzelnen Elementen, z.B. Dosenrümpfen_s bestimmt. Die Strömungsumschalteinrichtung dient dabei im wesentlichen dazu, selektiv den Strom des Gemisches aus Überzugspulver und Trägergas zwischen Überzugsapparat und Rückführungsieitung umzuschalten.

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- 5 Es ist früher bereits eine Vorrichtung für das elektrostatische überziehen von einzelnen Dosenrümpfen in kurzer Folge entwickelt worden, die eine Strömungsablenkeinrichtung aufweist. Diese arbeitet derart, daß dann, wenn ein Dosenrumpf sich nicht in der Überzugsposition befindet, der Pulverstrom in eine Rückkehrleitung abgelenkt wurde (vgl. US-PS 3 901 184).

Die Praxis zeigt, daß die Strömungsablenkeinrichtung kritisch auf die Arbeitsweise des Pulverüberzugssystems anspricht, da es das Pulver entweder durch die Aufbringungseinrichtung leitet, wenn ein Dosenrumpf zum Überziehen zur Verfügung steht,oder zurück zur Pulverquelle, und zwar zu der Zeit zwischen zwei Aufbringungsvorgängen. Dieses Umschalten verhindert das unerwünschte Versprühen von Pulver auf die Außenseite eines Dosenrumpfes während dessen überführung in und aus der Überzugsstation. Es liefert außerdem eine Gesamtkontrolle und einen Zusammenhalt für das Pulverüberzugsmaterial, so daß letztlich 99$ des Materials, welches in das System eingeführt wird, auch nutzbringend angewendet wird.

Die pneumatische Pulverablenkeinrichtung gemäß der obengenann- ■ ten Druckschrift war besonders danach konzipiert und entwickelt; worden, daß keine beweglichen Teile vorhanden sind. Dieses Be- i mühen beruht auf der Erkenntnis, daß jeder Pulveraufbau oder jede Pulverzerlegung innerhalb der beweglichen Vorrichtung schädlich ist. Der niedrige Schmelzpunkt, die Feinheit des Pulvers, wie sie bei Epoxyharzpulvern oder Acrylharzpulvern

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vorliegen, neigen bekanntlich dazu, daß eine Stoß- oder Impulsschmelzung innerhalb des Pulverströmungsapparates auftritt, insbesondere entlang von gleitenden Flächen. Der Pulveraufbau kann kontinuierlich die Arbeitsbedingungen zerstören. Er kann sogar dazu führen, daß die Pulverströmungsvorrichtung ungeeignet oder unbrauchbar wird. Pulverzusammenballungen, d.h. Zusammenballungen von zwei oder mehr Pulverpartikelchen, sowie Pulverzerstörung, d.h. ein Zerbrechen eines Pulverteilchens in zwei oder mehr Teilchen, können die physikalischen Eigenschaften des Pulvers verändern. Ein Pulverstromablenker mit keinen beweglichen Teilen sollte dazu dienen., diese Probleme zu überwinden.

Der bekannte Ablenkapparat gemäß der genannten Druckschrift hat sich als zufriedenstellend erwiesen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in einigen Fällen Schwierigkeiten auftreten. Es wurde daher nach einem besonders einfachen mechanischen Gerät für diese Zwecke gesucht.

Mechanische Ablenkeinrichtungen, insbesondere mit verschiebbaren Ablenkleitungen, haben sich aus zwei Gründen in der Vergangenheit als unbrauchbar erwiesen. Erstens muß ja die Zuführung des Pulvergasgemisches oder die Luftzumischung kontinuierlich sein. Wenn eine Dichtung zwischen der Ablenkleitung und der Aufnahmeleitung bzw» der Rückkehrleitung angeordnet wurde, fingen sich Pulverpartikelchen zwischen den beiden Gummiflächen der Abdichtung ein mit dem Ergebnis, daß bestimmte Pulverpartikelchen

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zersetzt wurden, die Abdxchtungsoberfläche rasch abgenutzt wurde und häufig die Abdichtung nicht mehr vollständig war. Ein zweiter und wesentlich schwerwiegender Nachteil besteht darin, daß dann, wenn die Strömung der Pulvergasmischung von einer Leitung zur anderen umgeschaltet wird, die Strömung dem Widerstand der innerhalb der zuvor unwirksamen Leitung enthaltenen "toten" Luft ausgesetzt wurde. Bevor nicht die zuvor in der Leitung vorhandene ruhende Luft beschleunigt wurde und aus dem anderen Ende der Leitung ausgestoßen wurde, ergab sich für die ankommende Pulvergasmischung ein Rückstau, so daß ein Teil des Pulvers durch den Spalt herausgetrieben wurde, der wenigstens zeitweise zwischen dem Ende der Zulieferungsleitung und der aufnehmenden Leitung bBstand. Es ist dies der Grund dafür, daß in der Vergangenheit einfache mechanische Sehaltvorrichtungen oder Stromableiter für die Verwendung in Verbindung mit der Zuführung von Pulver als ungeeignet empfunden wurden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Strömungsumschalteinrichtung so weiterzubilden, daß man eine einfache mechanische Einrichtung erhält, die die aufgezeigten Nachteile nicht aufweist, eine vollständige Ausnutzung des Pulvers gewährleistet und jede Zersetzung oder Anhäufung des Pulvers vermeidet. :

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafterweise ist dabei das Eingangsende jeder der beiden Auftragsleitungen bzw. Rückführungsleitungen in Form eines

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Vakuumströmungswandlers ausgebildet. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß Luft oder Gas durch das Einlaßende jeder der beiden Leitungen ständig fließt, so daß dann, wenn die Ablenkleitung plötzlich in Pluchtung mit einer der zuvor nicht benutzten Leitungen gebracht wird, bereits eine Strömung durch diese Leitung besteht, so daß das gesamte Volumen des Pulvergasgemisches leicht und ohne momentanen Aufbau eines Rückdruckes, der normalerweise zum Ausblasen des Pulvers führt, aufgenommen wird.

Mit der Umschalteinrichtung gemäß der Erfindung ist es nicht notwendig, daß die Verbindung zwischen der Ablenkleitung und der Aufbringungsleitung bzw. der Rückkehrleitung oder Rückführungsleitung vollständig abgedichtet ist· Vielmehr kann vorteilhafterweise ein Spalt verbleiben, welcher verhindert, daß Pulver zwischen den Enden der entsprechenden Leitungen oder zwischen den diesen zugeordneten Dichtungen eingefangen und ggf. auch zersetzt wird.

Vorteilhafterweise ist die Ablenkleitung in Form eines flexiblen Schlauches oder Rohres ausgebildet, das leicht mit Hilfe z.B. eines doppeltwirkenden linearen Druckmittelmotores umgeschaltet werden kann, wobei die Umschaltung in sehr kurzer und wesentlich herabsetzbarer Zeit erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

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Die einzige Figur zeigt die Strömungsumschalteinrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Draufsicht, teilweise weggebrochen oder aufgeschnitten dargestellt.

Es ist ersichtlich, daß die Hauptelemente der Umschalteinrichtung in Verbindung mit einer Vorrichtung zum elektrostatischen Überziehen von Dosenrümpfen beschrieben wird, wobei ein Pulver mit niedrigem Schmelzpunkt und von feiner Konsistenz, z.B. ein Epoxyharzpulver oder ein Alcrylharzpulver, verwendet wird. Der Apparat wird allgemein mit 10 bezeichnet. Er umfaßt eine Pulverquelle 12, die an einen entsprechenden Pulvervorrat mit Zuführungsleitung l4 angeschlossen ist. Eine Pulverdosierleitung 16 ist ebenfalls an den Pulvervorrat 12 angeschlossen, um zu gewährleisten, daß ein kontinuierlicher Strom von Pulver aus dem Vorrat 12 abgeführt wird.

Der Apparat umfaßt weiterhin eine Pumpe 18 zur Zuführung eines entsprechenden Trägergases. Vorzugsweise ist das Gas in Form ; von Luft, die ölfrei ist und einen sehr niedrigen Feuchtigkeits-· gehalt aufweist, so daß es im wesentlichen als trocken bezeich- j net werden kann, vorgesehen.Naturlieh können andere geeignete
inerte Gase verwendet werden, wobei die Gase von einer geeig-*
neten Druckquelle geliefert werden.

Die Pumpe 18 weist einen druckseitigen Auslaß 20 auf, der mit
der Zuführungsleitung 22 verbunden ist, die ihrerseits mit der

Pulverzumeßleitung 16 in Verbindung steht, wobei Luft oder das inerte Gas in der Leitung 22 das Pulver suspendiert enthält. Die Pulvergasmischung wird in ein Zuführungsrohr 24 eingeleitet. Das Zuführungsrohr 24 ist Teil der Strömungsumschaltrichtung, die allgemein mit 26 bezeichnet ist. Die Umschalteinrichtung 26 umfaßt eine das Pulvergasgemisch führende oder aufnehmende Aufbringungsleitung 28, welche die Mischung einer Aufbringungsstation zum Aufbringen auf Dosenrümpfe zuleitet, die in üblicher Weise elektrostatisch überzogen werden. Es ist ersichtlich, daß das Pulver elektrostatisch aufgeladen wird, so daß es an der Oberfläche des Dosenrumpfes haftet. Obwohl die Pulveraufbringungseinrichtung nicht Teil der Erfindung ist, wird zum besseren Verständnis der Aufbringungsvorgänge ggf. auf die US-PS 3 901184 verwiesen.

Die Vorrichtung umfaßt eine Rückführungsie it ung 3O₃, die mit dem Pulvervorratsbehälter 12 in Verbindung steht, und zwar jeweils in den Zeitbereichen, in denen ein Dosenrumpf sieh nicht in einer Aufbringungsstellung in der Aufbringungsstation befindet.

Insbesondere umfaßt die Schalteinrichtung 26 ein leicht biegbares oder flexibles Rohr 32, das entweder einstückig mit dem Zuführungsrohr 24 verbunden oder mit diesem gekuppelt sein kann. In jedem Fall ist eine Unterstützung 3k zum festen Montieren des linksseitigen Abschnittes des Rohres 32 in der Figur vorgesehen. Diese UnterstutZungseinrichtung gewährleistet ein

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kontrolliertes und begrenztes Ausbiegen des Rohres.

Um das Ausbiegen oder Verschieben des freien Endes des Rohres 32 während eines Umsehaltvorganges zu bewirken, ist ein doppeltwirkender linearer Druckmittelmotor 36 vorgesehen. Dieser umfaßt einen Zylinder 38 mit darin gleitend hin- und herbewegbarem Kolben 40. Der Kolben erstreckt sich mit Kolbenstangen 42,44 aus den entgegengesetzten Enden des Zylinders, und zwar unter entsprechender Abdichtung. Das Ende der Kolbenstange 42, das von dem Kolben 40 abgewendet ist, trägt ein Joch oder einen Bügel 46, in welchem das biegbare Ende des Rohres 32 aufgenommen ist.

Es wird bemerkt, daß der Zylinder 38 mit entsprechenden Anschlußstutzen 48,50 versehen ist, welche im Wechsel als Zuführungs- und Rückführungsleitungen für das Druckmittel dienen. Der Motor 36 ist vorzugsweise ein Luftmotor, obwohl es ersichtlich ist, daß es sich auch um einen hydraulischen Motor handeln könnte. Luft wird jedoch bevorzugt, und zwar aus Kostengründen und auch im Hinblick auf die raschere Schaltgeschwindigkeit.

Um das Joch 46 akkurat in jeder Bewegungsrichtung positionieren zu können, sind Kragen 52 bzw. 54 an den Kolbenstangen 42 bzw. 44 vorgesehen, welche als Anschlagbegrenzung für die Wechselbewegungen mit dem Ende des Zylinders 38 zusammenwirken. Die Kragen können zur genauen Lagebestimmung des freien Endes des Schlauches 32 an den Kolbenstangen einjustiert werden.

Das Einlaßende jeder der beiden Leitungen, nämlich der Aufbrin-

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gungsleitung 28 und der Rückführungsleitung 30, ist in Form eines Vakuumströmungswandlers ausgebildet. Der Vakuumströmungswandler für die Aufbringungsleitung 28 ist mit $6 bezeichnet, während der entsprechende Wandler für die Rückführungsleitung 30 mit 58 bezeichnet ist. Die Wandler 56 und 58 sind identisch und weisen jeweils eine Gas zuführungsleitung 60 bzw. 62 auf. Es ist ersichtlich, daß die Wandler 56,58 eine geringe Menge an Gas, vorzugsweise Druckluft, zugeführt bekommen, um einen viel größeren Strom durch das Gehäuse 64 des Wandlers zu induzieren. Beispielsweise weist ein Wandler mit einem lichten Durchmesser von 6 mm einen Luftstrom von 0,1 m³ pro Minute bei einem Druck von 2,1 kg/cm² auf. Dadurch wird ein Strom von 0,37 m³ Luft pro Minute durch den Wandler induziert. Wenn somit Gas kontinuierlich den Wandlern 56 und 58 zugeführt wird, ergibt sich ein kontinuierlicher Gasstrom durch das Innere des Wandlers, Es ist ersichtlich, daß die induzierte Strömung vergleichbar sein sollte mit der Strömung, die in den Wandler durch das Ablenk-Leitungsstück 32 erzeugt wird.

An dieser Stelle wird besonders darauf hingewiesen, daß die verwendeten Wandlertypen 56,58 in weiten Größenbereichen von wenigstens 2,2 cm bis 5 cm lichter Weite und größer erhältlich sind. DieWandler machen es somit möglich, die Schaltvorrichtung über einen weiten Bereich von Pulverströmungsgeschwindigkeiten anzuwenden.

Es wird bemerkt, daß die Gehäuse der Wandler 56₅58 derart bearbeitet worden sind, daß sie mit engem Sitz in einer Winkelbe-

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ziehung angeordnet sind, wobei der Wandler 56 einen Einlaß 66 aufweist, der unmittelbar neben dem Einlaß 68 des Wandlers 58 angeordnet ist. Um einen vollständigen Schaltvorgang zu erzielen, ist es somit lediglich notwendig, das freie Ende des Ablenk-Leitungsstückes 32 über einen Abstand zu verschieben, der gleich dem inneren Durchmesser der Leitung ist. Da ferner die Verbindung zwischen dem Druckmittelmotor 36 und der Ablenkleitung 32 näher zum Schwenkpunkt der Leitung hin liegt, ist die Gesamt bewegung des Druckmittelmotors 36 kleiner als der innere oder der lichte Durchmesser des Ablenk-Leitungsstückes 32.

Es ist ersichtlich, daß eine Abdichtung zwischen dem freien Ende des Ab1enk-LeitungsStückes 32 und den Einlassen 66 und 68 der Wandler 56,58 nicht vorliegt. Vielmehr ist ein Spalt in der Größenordnung von etwa 7 nun (0,03 inch) vorgesehen, und zwar absichtlich, so daß das Pulver nicht zwischen zwei aneinanderreihenden Flächen, z.B. des Äblenkrohres 32 und der Wandler, eingefangen werden kann. Dieser Spalt eliminiert den Hauptfehler (in Kontakt stehende Gleitflächen) üblicher mechanischer Strömungsumlenkeinrichtungen dieser Art.

Es ist ersichtlich, daß die Schaltvorrichtung 26 in ihrer Arbeitsweise in Abhängigkeit von der Ansprechzeit des Druckmittelmotores oder LuftZylinders 36 und der zugehörigen Steuereinrichtungen bestimmt wird. Die dargestellte Schaltvorrichtung ist betrieben worden, um die Umschaltung des Pulverstromes mit

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einer Geschwindigkeit vorzunehmen, die 210 Dosen pro Minute entspricht. Die Pulverströmung wurde in einer Menge von 18 kg pro Stunde aus dem Pulvervorrat 12 mit einer handelsüblichen Pulverdosiereinrichtung zugeführt. Unter Verwendung eines Helium/Neonlasers und zugehöriger Abtasteinrichtungen in üblicher Weise wurde die Schaltzeit des Pulvers, welches entweder den Wandler 56 oder den Wandler 58 verläßt, gemessen mit wejiiger als 0,030 Sekunden, wobei die Reproduzierbarkeit innerhalb von 0,004 Sekunden lag. Diese Schaltzeit und Reproduzierbarkeit sind wesentlich beachtlicher, als es für die Aufbringungszeit von 0,190 Sekunden notwendig ist, wenn man die Überziehung von 210 Dosen pro Minute berücksichtigt.

Beobachtungen der Fläche am Ende des Ablenk-Leitungsstückes 32 während der Arbeitsweise ebenso wie eine Beobachtung der Umgebungsfläche nach fortgesetzter Arbeitsweise bestätigten, daß keine Mververluste oder kein Ausfall von Pulver aus dem Spalt zwischen dem Ablenk-Leitungsstück und den Wandlern auftraten*

Während des Testes wurde ein Ablenk-Leitungssfcück 32 aus Polyäthylen verwendet. Wenn die Schaltvorrichtung bei einer hohen Geschwindigkeit entsprechend 400 Dosenrümpfen pro Minute getestet wurde, stellte sich keine Erhitzung oder keine Abnutzung ein, und zwar selbst nicht nach ¹I Stunden von ununterbrochener Betätigung bei dieser Geschwindigkeit.

Obwohl die Vorrichtung hauptsächlich zur Verwendung zum überziehen von Donenrünipf'en gedacht ist, ist leicht ersichtlich, daß sie nach bei anderen Anwendungen nützlich ist, wo eine

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rasche und saubere Umschaltung eines fließenden Pulverstromes erforderlich ist.

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Claims

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Ansprüche

ί 1.Nströmungsumschalteinrichtung in Vorrichtungen zum elektrosta- ^--^tischen überziehen von einzeln aufeinanderfolgenden Werkstücken mit einer Zulieferungsleitung zum kontinuierlichen Zuführen eines Gemisches aus Überzugspulver und einem Trägergas, einer das Gemisch aufnehmenden und zu einem Aufbringungsorgan führenden Leitung und einer bei Unterbrechung der Aufbringung während des Werkstückswechsels das Gemisch aufnehmenden und in den Zuführungskreis zurückführenden Rückführungsleitung, gekennzeichnet durch ein Ablenkleitungsstück, das mit einem Ende (24) bleibend mit der Zuführungsleitung (16,22) verbunden ist, eine mechanische Betätigungseinrichtung (36), mittels der das andere Ende (3¹J) des Ablenklextungsstückes zwischen einer Stellung in Pluchtung mit der Aufbringungsleitung 56 und einer solchen in Pluchtung mit der Rückführungsleitung (58) bewegbar ist,und durch eine Einrichtung (60,62), mittels der unabhängig von der Stellung des Ablenklextungsstückes sowohl in der Aufbringungsleitung als auch in der Rückführungsleitung ein ständiger Gasstrom in Durehströmriehtung aufrechterhaltbar ist.

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2. Ströraungsumschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines ständigen Gasstromes in den Leitungen (56,58) für jede Leitung einen Vakuumströmungswandler (64) aufweist.
3. Ströijiungsumschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnetj daß jeder Vakuumströmungswandler (64) einen Anschluß (60,62) für Druckgas der gleichen Qualität wie das Trägergas der Mischung aufweist.

4. Strömungsumschalteinrichtung nach Anspruch 3 »dadurch gekennzeichnet, daß den Vakuumströmungswandlern (64) ölfreie und im wesentlichen trockene Luft zuführbar ist.

5. Strömungsumschalteinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche Ibis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkleitungsiück ein leicht ausbiegbares oder flexibles Rohr ist.

6. Strömungsumschalteinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungseinrichtung für das Ablenkleitungsstück ein doppelt wirkender linearer Druckmittelmotor vorgesehen ist j der an dem ablenkbaren Ende des Leitungsstückes angreift.

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7. Strömungsumschalteinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ausbiegbare Ende des flexiblen Rohres in jeder Pluchtungsstellung einen Abstand von dem Eintrittsende der Aufbringungs-bzw, der Rückführungsleitung aufweist.

3. Strömungsumschalteinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsleitung mit einem Pulvervorrat (12) verbunden ist.

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