DE3030762A1

DE3030762A1 - Vorrichtung und verfahren zur elektrostatischen pulverbeschichtung

Info

Publication number: DE3030762A1
Application number: DE19803030762
Authority: DE
Inventors: Gerald W. Elyria Ohio Crum; Louis Greensboro N.C. Frey; Thomas E. Amherst Ohio Hollstein
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1981-03-26
Also published as: FR2472418A1; US4248379A; CA1146020A; GB2056324A; GB2056324B; FR2472418B1; JPS5628666A; JPH0138543B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft elektrostatische Sprüh- oder Sprühsysteine zum Ausprühen pulveriger oder sogenannter Pulvermaterialien auf einen zu beschichtenden Gegenstand. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein elektrostatisches Pulverbeschichtungssystem mit einer Vorrichtung, die einen schnellen Wechsel von einem Farbpulver, welches von einer Pistole abgesprüht wird, zu einem anderen Farbpulver ermöglicht, ohne dabei die Pulverquellen von der gemeinsamen Sprühpistole abzukoppeln und wieder anzukoppeln.

Das Versprühen verschiedener Farbpulver findet zur Zeit mit verschiedenen Sprühpistolen statt, wobei für jeweils eine Farbe eine Pistole eingesetzt wird; oder es wird eine Pistole verwendet, die schnell von Zuleitungen ab- bzw. angekoppelt wird, welche die verschiedenen Farben oder Pulver oder Materialien zu führen. Aus der US-PS 3 667 674 ist ein derartiges Kopplungssystem bekannt. Aus der US-PS 3 873 024 ist ferner ein von der Ferne steuerbares Gerät bekannt, das verschiedene Farben einer einzigen Sprühpistole zuführt, und welches eine Reinigung der Sprühpistole als Teil des Farbwechselzyklus¹ dadurch ermöglicht, daß Reinigungsluft durch die .Sprühpistole hindurchgeleitet wird.

In verschiedenen Anwendungsbereichen, so z.B. beim Spritzenvon Kraftfahrzeugteilen, ist es wünschenswert, daß die Farbpulver-Sprühvorrichtung einen Farbwechsel in, dem Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilen durchführen kann, die an einem Förderband hän-

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gen, welches mit Normalgeschwindigkeit läuft. Ein solches Zeitintervall kann z.B. lediglich einige Sekunden dauern. Ferner muß der Wechsel von einer Farbe zur anderen einschließlich der Beseitigung der alten Farbe vor der Abgabe einer neuen Farbe nicht nur schnell sondern auch ohne einen Schwall, d. h. ohne eine überstarke Wolke oder Strömung des Pulvermaterials zu Beginn oder am Endes eines Zyklus¹ erfolgen. Ein derartiger Farbschwall ist unerwünscht, da er eine zu starke Konzentration des Beschichtungsmaterials an einem bestimmten Teil des zu beschichtenden Gegenstands zur Folge hat. Der Farbwechsel muß außerdem ohne irgendeine Verschmutzung des neuen Farbpulvers mit irgendwelchen alten, zurückgebliebenen Pulverteilchen vonstatten gehen, die in dem System von irgendeinem vorausgegangenen Sprühzyklus verblieben sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die bzw. das einen schnellen Farbwechsel von einer Farbe oder einem Pulver zu einer anderen Farbe ohne das Auftreten eines Farbschwalles am Beginn oder Ende eines Sprühzyklus¹ und ohne Verschmutzung des neuen Pulvers durch irgendein altes Pulver zu ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung Mehrfach-Wirbelbett-Behälter vor, innerhalb der verschiedene Pulvermaterialien gelagert sind. Diese verschiedenen Pulvermaterialien werden selektiv mittels Venturi-Pumpen oder Saugpumpen in das System gesaugt, und diese Saugpumpen sind mit den einzelnen Behältern über ein Schließventil verbunden. Alle Saugpumpen sind über eine Luftstromleitung oder -Kanal an einen gemeinsamen Verteiler angeschlossen, der mehrere Einlasse

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besitzt, die an einen gemeinsamen Kanal innerhalb des Verteilers angeschlossen sind. Dieser gemeinsame Kanal ist an einem Ende an eine Reinigungsluft-Quelle und am anderen Ende an der gemeinsamen Sprühpistole angeschlossen. Alle Einlaßöffnungen des Verteilerblocks können aufeinanderfolgend an bzw. vom gemeinsamen Strömungskanal mittels Schließventile^ngekoppelt bzw. abgekoppelt werden, die jeweils an den Einlaßöffnungen des Verteilerblocks angeordnet sind. Die Schließventile werden so ausgesteuert, daß ein schneller und wirksamer Farbwechsel ohne das Auftreten eines Farbschwalls oder eines zu schweren Pulverstroms während oder am Ende des Sprühzyklus' auftreten.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Form des gemeinsamen Verteilers, an den alle Behälter oder Reservoire über Zuleitungen angeschlossen sind. Dieser Verteiler besitzt einen zentralen Kanal, der an einem Ende an eine Reinigungsluft-Quelle und am gegenüberliegenden Ende oder Ausgang über eine Pulverleitung an die Sprühpistole angeschlossen ist. Der zentrale Kanal wird von mehreren Querkanälen geschnitten, von denen jeder über eine Leitung mit einem der Pulver-Behälter verbunden ist. Jeder Querkanal enthält ein die Strömung steuerndes Schließ- oder .Quetsch -Ventil, und jeder Querkanal verläuft zum Ausgang des zentralen Kanals hin und schneidet den zentralen Kanal unter einem spitzen Winkel. Die Querkanäle treten von entgegengesetzten Seiten in den zentralen Kanal ein, sie sind jedoch in Längsrichtung des zentralen Kanals gegeneinander versetzt, so daß die Strömung aus einem Querkanal nicht in einen anderen Querkanal auf der gegenüberliegenden Seite des zentralen Kanals eintreten kann. Diese versetzte Anordnung ermöglicht es, die Länge des Verteilers wesentlich

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zu verkürzen, verglichen mit einem Verteiler, bei dem alle Querkanäle von derselben Seite her in den zentralen Kanal eintreten.

Es hat sich ferner gezeigt, daß der üblicherweise auftretende Pulverschwall zu Beginn eines Sprühzyklus¹ verhindert werden kann, wenn ein den Saugpumpen eines Behälters einzeln zugeordnetes Quetschventil entweder gleichzeitig oder nach dem Einsetzen eines Luftstroms durch die zugeordnete Saugpumpe geöffnet wird, und wenn dasselbe Quetschventil entweder gleichzeitig oder vor Beendigung des Luftstroms durch die zugehörige Saugpumpe geschlossen wird.

Die Erfindung betrifft auch ein wirksames Verfahren zum Beseitigen von Pulver aus einem Pulversprühsystem. Es hat sich gezeigt, daß die Wirksamkeit eines Luftreinigungsverfahrens ohne das Auftreten eines durch die Pistole abgeblasenen Pulverschwalls mit wesentlich grösseren Geschwindigkeiten stark verbessert werden kann, wenn der Luft-Reinigungsvorgang mit einem relativ kleinen stetigen Druck, z.B. mit demjenigen Druck begonnen wird, bei dem das System normalerweise das Pulver versprüht, und wenn der Druck anschließend erhöht wird, und gepulst wird, um die letzten Reste des Pulvers aus dem System herauszublasen. Es hat sich gezeigt, daß die Reinigungswirkung erhöht wird und die Abgabe eines unerwünschten Pulverschwalls verhindert wird, wenn die Reiningungsluft mit etwa 0,7-1 Kg/cm² einsetzt und dann, nachdem der größte Teil des verbliebenden Materials aus der Pistole geblasen ist, der Druck bis auf etwa 4 Kg/cm² erhöht und gepulst wird. Diese Reinigungsluft-Sequenz hat eine vollständige Beseitigung aller restlicher Pulverteilchen aus dem System ohne das Auf-

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treten eines unerwünschten Pulverschwalls zu Beginn des Reinigungszyklus' zur Folge, ohne daß ein unerwünschter Pulverstrom hoher Geschwindigkeit aus der Pistole herausschießt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer vollständigen erfindungsgemäßen Farwechselvorrichtung; und

Fig. 2 ein Zeitdiagramm, welches den Strömungssteuerzyklus zeigt, der in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet wird.

In Fig. 1 ist eine Farbwechselvorrichtung 10 für Pulversprühsysteme dargestellt, um wahlweise eines von vier verschiedenen Farbpulvern 11a, 11b, lic und lld aus einer gemeinsamen Spritzpistole 12 zu versprühen. Obwohl nur vier verschiedene Farben dargestellt sind, läßt sich auch eine andere Zahl an verschiedenen Farben verarbeiten. Anstatt verschiedene Farbpulver zu versprühen, läßt sich die Vorrichtung auch einsetzen, um Pulver zu versprühen, die sich in anderen physikalischen Eigenschaften als die Farbe unterscheiden. In den meisten Anwendungsfällen unterscheiden sich die verschiedenen Pulver jedoch in ihrer Farbe, da die Farbe die am häufigsten gewechstelte physikalische Größe in Mehrfach-Pulversprühsystemen ist.

Die vier verschiedenen Pulver 11a, 11b, lic und lld sind in vier verschiedenen Wirbelbettgefäßen oder -trichtern 13a, 13b, 13c und 13d enthalten. Die Pulver werden in diesen Gefäßen mit Luft vermischt gelagert, die über ein herkömmliches Wirbelbett (nicht darge—

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stellt) innerhalb jedes Gefässes eingeblasen wird.

Zusätzlich zu den vier Wirbelbettgefäßen und der einzigen Sprühpistole 12 enthält die Vorrichtung vier verschiedene Pulverpumpen 14a, 14b, 14c und 14d, die jeweils den Wirbelbettgefäßenl3a - 13d zugeordnet sind. Jede Pulverpumpe fördert das in Luft verteilte Pulver aus einem der Wirbelbettgefäße in einen gemeinsamen Farbwechsel-Verteiler 15. Von diesem Verteiler 15 wird das Pulver über eine Leitung 16 der Sprühpistole 12 zugeführt.

Jede Pulverpumpe 14a - 14d enthält einen Diffusorabschnitt oder Leitabschnitt 17a - 17d, einen Venturi- oder Saugpumpenabschnitt 18a - 18d und einen Quetschventil-Abschnitt 20a - 2Od. Die Quetschventil-Abschnitte enthalten eine Quetschventilhülse, die, wie noch erläutert wird, die Strömung des Pulverstaubs von den Wirbelbettgefäßen 13a - 13d zu den Pulverpumpen 14a - 14d steuert. Dadurch, daß die Leitabschnitte zwischen die Quetschventile und die Pumpen eingefügt sind, bleibt der Pulverstrom von der Pumpe und die Verteilung des Pulvers im Luftstrom gleichmäßig.

Für jedes verschiedene Farbpulver oder Pulvermaterial ist eine separate Pulverpumpe vorgesehen. In der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung mit vier Farben sind folglich vier Pulverpumpen 14a, 14b, 14c, 14d vorgesehen. Jede dieser Pumpen 14a - 14d enthält drei verschiedene anexnandergesetzte Verteilerblöcke 21, 22 und 23. Der erste dieser drei Verteilerblöcke, der Pulverpumpen-Block 21 enthält eine der Saugpumpen 18a - 18d und" eine zugeordnete Leitkammer 17a - 17d, Der zweite Block enthält ein Quetschventil 21a - 21d, welches den

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/steuert Pulverstrom zu der zugehörigen Pumpe hin/ der dritte Block, der Verbindungsblock 23, enthält einen Pulverkanal, der das Pulver zu dem zugehörigen Quetschventil führt. Jede Gruppe aus drei Blöcken 21, 22, 23 ist durch zwei ebene Platten 24, 25 unterteilt. Die Blöcke und die Platten 24, 25 werden zu einem luftdichten Stapel mittels Schrauben (nicht dargestellt) verschraubt, die sich durch fluchtende Bohrungen in den drei Blöcken 21, 22, 23 und den Platten 24, 25 erstrecken. Der Verbindungsblock 23 verbindet den Quetschventil-Block 22 mit dem Wirbelbett 11 des Gefäßes 13.

Innerhalb der Bohrung 31 jedes Quetschventil-Blocks 22 ist ein bekanntes Quetschventil 2Ga - 2Od untergebracht. Das Quetschventil enthält eine elastische Hülse 33 mit radialen Flanschen 34, 35 an den sich gegenüberliegenden Enden. Zwischen den Flanschen ist eine Metallhülse 36 vorgesehen, durch die sich radial Löcher 37 erstrecken. Mindestens eines dieser Löcher 37 in jeder Hülse steht mit einem Radialloch 38 des Verteilerblocks in Verbindung und ist mit einer das Quetschventil betätigenden Druckluftleitung 40a - 4Od verbunden. In jedem Ventil ist die Axialbohrung 31 gegen Luftaustritt um die Außenfläche des Quetschventils mittels O-Ringen abgedichtet, die innerhalb Ringnuten in der Außenfläche der Metallhülse 36 untergebracht sind.

Jeder Pulverpumpen-Block 21 besitzt eine gestufte Axialbohrung 43, die einen radialen Saugpumpenkanal 44 schneidet. Die axiale Bohrung 43 besitzt eine Dispersionskammer 45, die über einen Abschnitt 46 mit kleinerem Durchmesser mit dem radialen Kanal 44 verbunden ist. Ein radialer Kanal 47 steht mit der Dispersionskammer 45 in Verbindung und ist über eine Druckluftlei-

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tung 48a - 48d mit einer Druckluftquelle verbunden.

Alle Saugpumpenkanäle 44 (von denen lediglich in Pig. I einer dargestellt ist) besitzen eine Strahldüse 49, die an ihrem Eingang einen großen, und an ihrem Ausgang einen kleinen Durchmesser besitzt. Wenn Luft durch die Strahldüse hindurchgeleitet wird, erzeugt die Strahldüse um den Außenraum ihres Ausgangs eine Niederdruckzone, die Pulver von der Dispersionskammer 45 in die Niederdruckzone 50 der Saugpumpe saugt, von wo das Pulver durch die entsprechende Pulver-Leitung 51a - 51d zu dem Farbwechsel-Verteiler 15 fließt, über eine Luftzuleitung 52a - 52d wird dem Einlaß jeder Strahldüse 49 Luft zugeführt.

Die Saugpumpe oder Venturi-Pumpe mit der Strahldüse 49 zum Pumpen oder Ansaugen des Pulvers von einer Pulverquelle in die Saugpumpe hinein und zum Zuführen des in Luft verteilten Pulvers zu einer Pulver-Sprühpistole ist bekannt und wird daher nicht näher erörtert. Eine vollständige Beschreibung einer derartigen Saugpumpe befindet sich in der US-PS 3 746 254.

Der Pulverstrom von den einzelnen Wirbelbett-Gefäßen 13a - 13d zu den vier Saugpumpen wird über jeweils eines der vier Quetschventile 20a - 2Od gesteuert. Wenn Pulver von einem der ausgewählten Gefäße 13a - 13d zu der diesem Gefäß zugeordneten Saugpumpe 44 gefördert werden soll, wird die dem betreffenden Quetschventil über die Luftleitung 40a - 4Od zugeführte Druckluft gesperrt, so daß die Leitung 40 zum Atmosphärendruck hin offen ist. Dies hat ein Öffnen des Quetschventils zur Folge. Das Quetschventil wird gleichzeitig mit oder nach dem Einsetzen der Luftströmung durch die Leitungen

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48a - 48d und 42a - 42d zu dem Zerteiler (Diffusor) und der Saugpumpe geöffnet, die dem betreffenden Quetschventil 20a - 2Od zugeordnet sind. Das öffnen des Quetschventils nur gleichzeitig mit oder nach dem Einsetzen des Luftstrahls durch die zugehörige Saugpumpe ist wesentlich, um einen Pulverschwall beim Start der Pulverströmung von der Pumpe zur Sprühpistole zu vermeiden. Würde das Quetschventil zuerst geöffnet und würde die Strömung durch die Saugpumpe anschließend einsetzen, so würde sich ein unerwünscht schwerer Pulverstrom oder Pulverschwall beim Einsetzen des Sprühvorgangs aus der Sprühpistole ergeben. Der schwere Startstrom oder Startschwall hat einen unerwünscht starken Pulverauftrag in dem Zielbereich zur Folge, der sich beim Start vor der Spritzpistole befindet. Wird dagegen das Quetschventil so gesteuert, daß es nur gleichzeitig oder nach dem Einsetzen des Luftstroms durch die Saugpumpe betätigt wird, so wird der unerwünscht starke Pulverschwall beim Start verhindert.

Wenn ein Quetschventil 20 geöffnet ist, strömt Luft von einer entsprechenden Luftzuleitung 49a - 49d durch eine Saugpumpe 44. Das Pulver wird daher aus einem Wirbelbett-Gefäß 13a - 13d durch ein Quetschventil 20 und durch den zugehörigen Verteiler 45 in eine Pulverleitung 51a - 51d gesaugt, welches die Saugpumpe mit dem Farbwechsel-Verteiler 15 verbindet. Gleichzeitig mit der Strömung der Luft in einer Luftabgabeleitung 52a 52d wird eine Luftströmung durch eine Luftleitung 48a 48d in die zugehörige Verteilerkammer 45 ausgelöst. Dieser Luftstrom in die Verteilerkammer besitzt die Wirkung, daß eine bessere Dispersion des Pulvers in der Luft stattfindet, bevor das Pulver in die Saugpumpe gesaugt wird. Die Verteilerkammer bewirkt somit, daß der

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Pulverstrom gleichförmiger wird als dies ohne die Verteilerkammer 45 der Fall wäre.

Die Auslässe der Pulverpumpen 14a - 14d sind über eine Pulverleitung 51a - 51d oder Förderstrecke zu entsprechenden Einlassen 53a - 53d des Farbwechsel-Verteilers 15 geführt. Dieser Farbwechsel-Verteiler besitzt einen zentralen axialen Kanal 54, der sich von einem Druckluft-Einlaß 55 zu einem Sprühpistolen-Auslaß 56 erstreckt. Vier verschiedene Querkanäle 57a - 57d verbinden den zentralen Kanal 54 mit einem der Einlasse 53a 5 3d. Die Querkanäle 57a - 57d schneiden den zentralen Kanal 54 unter einem Winkele^ von etwa 135°, so daß das aus irgendeinem der Querkanäle 57a - 57d in und durch den zentralen Kanal 54 strömendes Pulver nur eine relativ kleine Richtungsänderung durchführen muß, um seine Querströmung durch die Kanäle 57a - 57d in eine Axialströmung durch den Kanal 54 zu verwandeln.

Alle Einlasse 53a - 53d des Farbwechsel-Verteilers 15 sind angebohrt, um die Querkanäle 57a - 57d mit einem Endabschnitt 60 vergrößerten Durchmessers zu versehen, in dem ein Quetschventil 61a - 61d aufgenommen wird. In ähnlicher Weise ist der Einlaß 55 mit einer Senkbohrung versehen, die am Einlaß des zentralen Kanals 54 des Farbwechsel-Verteilers einen Endabschnitt mit vergrössertem Durchmesser schafft. In den Endabschnitt 62 ist ebenfalls ein Quetschventil 63 eingesetzt.

Alle Quetschventile 61a - 61d und 63 des Farbwechsel-Verteilers 15 enthalten eine Metallhülse 64, innerhalb der ein elastischer flexibler Schlauch oder Hülse 65 angeordnet ist. Der flexible Schlauch 65 besitzt radiale Flansche 66, die sich von den Enden des Schläuche seit-

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wärts erstrecken und an den -Enden der Metallhülse 64 befestigt sind. Die Metallhülse 64 ist mit Löchern versehen und besitzt mindestens eines der Löcher in Deckung mit einer entsprechenden Quetschventil-Steueröffnung 67a - 67d des Farbwechselverteilers, so daß eine in die Öffnung 67a - 67d eingeblasene Luft den Schlauch 65 nach innen durchbiegt. Der durch die Einlaßöffnung 67a - 67d in das Quetschventil geführte Steuerdruck bewirkt, daß das Quetschventil sich einschnürt und dabei jegliche Strömung durch das Quetschventil blockiert.

Ein Druckluftstrom zum Einlaß 55 des Farbwechsel-Verteilers 15 wird von einer der beiden Quellen 70, 71 durch ein pneumatisch betätigtes Dreiwegeventil". 72 zugeführt. Wenn ein pneumatischer Auslöser 73 dieses Dreiwegeventil entregt oder stillgesetzt wird, wird durch das Ventil 72 eine Niederdruck-Druckluft "weiche Reinigung" mit etwa 1 Kg/em** dem Einlaß 55 zugeführt. Wenn der pneumatische Auslöser 73 gespeist oder erregt wird, schließt das Dreiwegeventil eine Druckluftquelle 71 an den Einlaß 55 an, die Druckluftimpulse z.B. zwischen 0 und 4,2 Kg/cm^ mit einer Frequenz von l/Sekunde abgibt.

Beim Betrieb wird die Strömung des mit Luft aufgewirbelten Pulvers aus irgendeinem der vier Wirbelbett-Gefäße 13a - 13d von einem elektrischen Steuermodul 80 gesteuert, der Druckluft aus einer Druckluftquelle 81 zu den Pulverpumpen, zu den Wirbelbett-Gefäßen, und zu den Quetschventilen des Farbwechsel-Verteilers 15 steuert. Durch Steuerung des DruckluftStroms zu den Quetschventilen und zu den Pulverpumpen läßt sich mittels des Steuermoduls dasjenige Pulver aus den vier verschiedenen Pulvern auswählen, welches von der Spritzpistole abgegeben werden soll.

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Der Steuermodul 80 enthält einen Zeitsteuerteil 83 und einen Farbwähl-Steuerteil 82, der irgendeine bekannte Form eines programmierbaren oder nicht programmierbaren, von Hand setzbaren Farbwähler enthält. Der Steuermodul steuert die Betätigung von Magnetventilen eines Magnetventilteils 84. Der Farbwählteil 82 und der Zeitsteuerteil 83 betätigen die elektrischen Spulen der Magnetventile in irgendeiner gewünschten Folge, um einen gewählten Farbsprühzyklus durchzuführen. Der Betrieb dieses Zyklus¹ läßt sich am besten unter Bezugnahme auf eine Farbwechselfolge erläutern.

Der Betrieb der Vorrichtung wird nun anhand eines Sprühzyklus¹ beschrieben, bei dem ein erstes Farbpulver 11a vom Gefäß 13a von der Sprühpistole 12, und anschliessend ein zweites Pulver lic aus dem Gefäß 13c durch dieselbe Sprühpistole 12 abgegeben wird. Die Farbwechsel-Folge, d. h. der Wechsel vom Gefäß 13a zum Gefäß 13c kann entweder in dem Farbwählteil 82 einprogrammiert oder am Farbwählteil 82 durch einen Benutzer von Hand eingegeben werden, der die an der Spritzpistole 12 vorbeibewegten Teile beobachtet. In beiden Fällen ist die elektrische Schaltung, welche zur Ausführung eines programmierten oder von Hand gesteuerten Farbwechsels erforderlich ist, mit Ausnahme der Zeitsteuerung bekannt.

In Fig. 2 ist ein Zeitsteuerablauf zur Ausführung eines Farbwechselzyklus¹ dargestellt. Bei Beginn eines Farbsprühzyklus¹ durch Wahl einer Farbe am Farbwählteil 82 findet eine Verzögerung von etwa einer Sekunde satt, bevor irgendeine Spule oder Magnetventil in dem Magnetventilteil 84 betätigt wird. Die Wahl des Pulvers lla hat zur Folge, daß die Magnetventile 90, 91 elektrisch erregt werden, und daß gleichzeitig der Kreis 92 zur Hoch-

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Spannungsquelle 93 erregt wird. Durch die Erregung der Spule 91 wird das Quetschventil 61a geöffnet. Durch die Erregung des Magnetventils 90 wird die Luftsprühleitung 94 von der Druckluftquelle 81 zu den Luftleitungen 52a und 48a geöffnet. Die Luftleitung 52a stellt die Luftabgabeleitung dar, welche der Saugpumpe 18a Luft zuführt, und die Luftleitung 48a führt der Dispersionskairaner 45 des Verteilerabschnitt 17a Luft zu. Auf diese Weise strömt somit zu Beginn des Zyklus¹ Luft durch die Saugpumpe und die Verteilerkammer, das Quetschventil 20a ist jedoch zu diesem Zeitpunkt noch durch Druckluft aus der Leitung 96 geschlossen, die durch das nicht erregte Magnetventil 97 in die Luftleitung 40a fließt.

Nach einer Verzögerung von etwa 2 Sekunden nach der Erregung der Magnetventile 90, 91 wird die Spule des Magnetventils 97 gespeist. Dadurch wird die Luftleitung 96 zu der Luftleitung 40a hingeschlossen, und die Leitung 40a wird zu dem Umgebungsdruck hin geöffnet. Eine öffnung dieser Luftleitung 40a in den Atmosphären- und Umgebungsdruck hat zur Folge, daß die flexible Hülse 33 in ihren entspannten Zustand zurückkehrt, in dem die Bohrung offen ist und Pulver von dem Wirbelbett-Gefäß 13a durch das Quetschventil und die Verteilerkammer in die Saugzone 50 der Saugpumpe 18a fließen kann. Die Saugpumpe 18a schickt dann in Luft verteiltes Pulver durch die Leitung 51a und es öffnet nun das Quetschventil 61a zur Förderleitung 16 und anschließend zur Sprühpistole 12 hin. Durch die Sprühpistole 12 durchströmendes Pulver wird elektrostatisch dadurch aufgeladen, daß es durch ein elektrisches Feld hindurchläuft, welches von der Hochspannungsquelle 93 in der Pistole erzeugt wird. .

Da die Pumpe 18a etwa 2 Sekunden nach der Erregung der

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Magnetventile 90, 91 geöffnet wird, strömt Luft durch die Saugpumpe und die Verteilerkammer bevor das Pulver an der Saugpumpe ankommt. Dadurch, daß die Pulverzufuhr zur Saugpumpe so lange verzögert wird, bis sich durch die Pumpe hindurch ein stetiger Luftstrom ausgebildet hat, wird verhindert, daß die Pulverströmung aus der Sprühpistole mit einem heftigen Anfangsschwall austritt.

Wenn die Strömung des Pulvers 11a aus dem Gefäß 13a zur Sprühpistole beendet werden soll, wird am. Farbwählteil der Steuerung 80 zuerst die Spule des Ventils 97 entregt, wodurch die Druckluftleitung 40a wieder mit der Druckluftleitung 96 verbunden wird. Dadurch wird Druckluft mit einem über Umgebungsdruck liegenden Druck der Öffnung 38 des Quetschventils zugeführt, und es wird die flexible Hülse 33 des Quetschventils zusammengedrückt, das Quetschventil schließt sich. Etwa 2 Sekunden nachdem das Quetschventil 20 geschlossen wurde, werden die Spulen der Ventile 90, 91 entregt, und es wird die in den Kreis 92 fließende, elektrische Energie unterbrochen. Diese Verzögerung von 2 Sekunden genügt, um das gesamte Pulver in der Saugpumpe 18a und der Pulverleitung SIa sowie in dem Quetschventil 61a des Farbwechsel-Verteilers zu entfernen, bevor eine Farbwechsel-Sequenz ausgelöst wird. Auf diese Weise befindet sich kein restliches Pulver mehr in der Saugpumpe 18a oder in der Zuleitung zu dem Farbwechsel-Verteiler, und es kann daher beim Start des nächsten Zyklus, bei dem wieder Pulver 11 von der Pistole 12 abgesprüht werden soll, kein Pulverschwall entstehen.

Nach der Entregung der Ventile 9Ό, 91 und der folgenden Beendigung des Luftstroms durch die Verteilerkammer 17a

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und die Saugpumpe 18a und-nach dem Schließen des Quetschventils 61a erscheint eine Verzögerung von einer halben Sekunde, bevor der Luft-Reinigungszyklus ausgelöst wird. Diese Verzögerung von einer halben Sekunde stellt sicher, daß das Quetschventil 61a vollständig geschlossen ist, bevor der Luftreinigungszyklus ausgelöst wird.

Nach der Verzögerung von einer halben Sekunde wird der Reinigungszyklus durch Erregung der Spule des Reinigungsventils 100 ausgelöst. Die Erregung dieser Spule hat die Wirkung, daß die Steueröffnung 101 des Quetschventils 63 zum Umgebungsdruck hin geöffnet wird und von der Druckluftleitung 96 abgetrennt wird. Eine Verbindung dieser Öffnung 101 mit dem Umgebungsdruck hat zur Folge, daß sich das Quetschventil· 63 öffnet, wodurch der zentrale Kanal 54 des Farbwechsel-Verteilers öffnet, um die "weiche" Reinigungsluft mit einem Druck

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von etwa 1 Kg/cm von der Druckluftgue^e 70 zuzuführen.

Normalerweise wird Pulver durch diese Vorrichtung und durch die Spritzpistole 12 etwa mit einem Druck

2
zwischen 0,35 und 0,7 Kg/cm hindurchgeblasen. Der Luftdruck der Quelle 70 liegt geringfügig über diesen Druckwerten, er ist jedoch nicht so groß, daß er dem von der weichen Reinigungsluft durch die Vorrichtung hindurchgetriebenen Pulver eine zu große Geschwindigkeit verleihen würde. Nachdem die "weiche" Reinigung etwa eine halbe Sekunde lang durchgeführt wurde, wird die "harte" Reinigung" ausgelöst, um alle Pulverreste aus dem Farbwechsel-Verteiler 15, der Luftleitung 16 und der Spritzpistole 12 herauszutreiben. Diese harte Reinigung wird durch Betätigung des

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Magnetventils 105 ausgelöst. Eine Erregung dieses Magnetventils hat die Folge, daß der pneumatische Auslöser 73 des Dreiwegeventils 72 über die Leitung 106 an die Druckluftleitung 96 angeschlossen wird. Durch die Betätigung des Dreiwegeventils 72 wird pulsierende Hochdruckluft aus der Quelle 71 durch das Dreiwegeventil 72 zu der Einlaßöffnung 55 des Quetschventils 63 und anschließend durch den zentralen Kanal 54 des Farbwechselverteilers hindurchgeleitet. Diese pulsierende Hochdruckluft fließt dann durch die Luftleitung 16 und die Pistole 12. Gemäß Fig. 2 wird die pulsierende Hochdruckluft mit einer Frequenz von einem Zyklus pro Sekunde gepulst, wobei über einen Zeitraum von 0,75 Sekunden etwa 4,2 Kg/cm und dann . 0,25 Sekunden'der Druck Null herrscht. Dieser Zyklus wird bevorzugt über vier Impulse hinweg, oder etwa 4 Sekunden lang fortgesetzt, bis die Magnetventile 100, 105 entregt werden. Die Entregung des Magnetventils hat zur Folge, daß die weiche Reinigungsluft abgebende Quelle 70 an die Einlaßöffnung 55 des Quetschventils 63 wieder angeschlossen wird und die Entregung des Ventils hat zur Folge, daß die Steueröffnung 1O1 des Quetschventils 63 über die Leitung 102 mit der Druckluftleitung 96 wieder verbunden wird, wodurch sich das Quetschventil 63 schließt. Der niedere oder "weiche" Luftdruck bleibt an der Einlaßöffnung 55 des Ventils 63 stehen auch nachdem das Ventil geschlossen ist, dies hat jedoch auf den Farbwechsel-Verteiler keinen Einfluß, solange das Quetschventil 63 in der geschlossenen Position gehalten wird.

Der Zeitsteuerteil 83 hält dann eine Zeitverzögerung

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von einer halben Sekunde ein, bevor ein neuer Sprühzyklus ausgelöst werden kann. Um die Strömung eines neuen Pulvers 13c zur Spritzpistole 12 hin auszulösen, werden die Magnetventile 110 und 111 erregt. Die Erregung des Magnetventils 110 hat zur Folge, daß ein Luftstrom von der Leitung 94 zur Luftabgabeleitung 52c und der Luftverteilerleitung 48c gelangt, wodurch eine Luftströmung durch die Saugpumpe 18c und die Verteilerkammer 17c ausgelöst wird. Die Erregung des Magnetventils 111 hat zur Folge, daß die Steueröffnung 53c des Quetschventils 61c über die Luftleitung 112 mit dem Umgebungsdruck verbunden, also entlüftet wird. Das Quetschventil 61c wird dadurch geöffnet. Ungefähr zwei Sekunden nach Erregung der Spulen der Magnetventile 110 und 111 wird die Spule des Magnetventils 113 gespeist, wodurch die Luftleitung 40c durch das Magnetventil 113 mit dem Umgebungsdruck in Verbindung gebracht, d.h. entlüftet wird. Mit dem Öffnen des Quetschventils 20c wird Pulver 11c aus dem Gefäß 13c in die Saugpumpe 18c gesaugt und anschließend durch den Farbwechsel-Verteiler 15 in die Spritzpistole 12 gefördert.

In der Praxis .hat es sich gezeigt, daß ein vollständiger Farbwechsel mit der erfindungsgemaßen Vorrichtung in etwa 6 Sekunden durchgeführt werden kann. Es hat sich ferner gezeigt, daß die beschriebene Luftreinigungsfolge mit der "weichen" Reinigung am Anfang und der daran anschließenden "harten" pulsierenden Luftreinigung alle Spuren eines Pulvers aus der Vorrichtung sehr wirksam entfernt, bevor ein neues Pulver durch das System dann 6 Sekunden später hindurchströmen kann. Darüber hinaus besitzt die Vor-

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richtung den Vorteil, daß der Pulverschwall oder übergroße Pulverstrom eliminiert ist, der normalerweise den Start einer Pulverströmung bei jedem anderen bekannten Pulversprühsystem kennzeichnet.

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Claims

NORDSON CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Ohio, Jackson Street, Amtierst, Ohio 44001 USA Vorrichtung und Verfahren zur elektrostatischen Pulverbeschichtung ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur elektrostatischen Pulverbeschichtung, mit der wahlweise eines von mehreren verschiedenen Pulvermaterialien von einer gemeinsamen Sprühpistole versprüht wird, die einen in einer Auslaßöffnung endenden Strömungskanal für das Sprühmaterial besitzt, mit einer Hochspannungsquelle zum elektrischen Aufladen des von der Sprüh- · pistole abgegebenen Pulvermaterials, mit mehreren Gefäßen für Pulvermaterial, mit einem Verteilerblock, der mehrere Einlaßöffnungen für das Pulvermaterial, eine Auslaßöffnung und Kanäle zum Verbinden der Einlaßöffnungen mit der Auslaßöffnung be-

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sitzt, wobei erste Leitungen die Pulvergefäße mit jeweils einer Einlaßöffnung des Verteilerblocks, und eine zweite Leitung die Auslaßöffnung des Verteilerblocks mit dem Strömungskanal der Sprühpistole verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanälen (57a - d) des Verteilerblocks (15) mehrere Quetschventile (61a - d) angeordnet sind und die Pulverströmung von den Einlaßöffnungen (23a bis d) zu der Auslaßöffnung (56) steuern, und daß Steuereinrichtungen (80 bis 112) zur wahlweisen Betätigung der Quetschventile (61a - d) vorgesehen sind und die Wahl des an die Auslaßöffnung (56) des Verteilerblocks (15) und der Sprühpistole (12) abgegebenen Pulvers steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lufteinlaß (55) durch die Strömungskanäle (54) mit dem Auslaß (56) des Verteilerblocks (15) in Verbindung steht, daß eine Druckluftquelle (70, 71) mit dem Lufteinlaß (55) verbunden ist und eine Reinigung der Sprühpistole (12) und der zweiten Leitung (16) von restlichem Pulver ermöglicht, bevor ein Sprühzyklus mit einem neuen Pulver einsetzt, daß die Druckluftquelle (70, 71) eine Zuführeinrichtung (72) enthält, um dem Lufteinlaß (45) des Verteilerblocks (15) anfänglich Luft mit einem ersten niederen Druck zuzuführen und anschließend den dem Lufteinlaß (55) zugeführten Luftdruck auf einen hohen Druck zu erhöhen, der mindestens den doppelten Wert wie der anfängliche niedere Druck besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Druckluftzuführeinrichtung (73) die Luft hohen Druckes an den Einlaß (55) des Verteilerblocks (15) gepulst abgibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste Leitung (14a bis d, 51a bis d) eine pneumatische Förderstrecke (18a bis d, 51a bis d), die an jeweils einem Einlaß 53a bis d) des Verteilerblocks (15)'angeschlossen ist., einen Pulverströmungskanal (22,23) zwischen den einzelnen Förderstrecken (18a bis d, 51a bis d) und einem Auslaß eines jeden Gefäßes (13a bis d), eine Saugpumpe (18a bis d) innerhalb jeder Förderstrecke (18a bis d, 51a bis d) und ein Quetschventil (2oa bis d) innerhalb jedes Pulverströmungskanals (22, 23) zwischen den Gefäßen (13a bis d) und der Saugpumpe (18a bis d) enthält.

5. Vorrichtung zur elektrostatischen Pulver-Sprühbeschichtung, für das wahlweise Versprühen eines oder mehrerer verschiedener Pulvermaterialien aus einer gemeinsamen Sprühpistole, die einen in einer Auslaßöffnung endenden Strömungskanal für das Sprühmaterial enthält, mit einer Hochspannungsquelle zum elektrischen Aufladen des von der Sprühpistole abgegebenen Pulvermaterials, mit mehreren Gefäßen für das Pulvermaterial, mit einem Verteilerblock, der mehrere Einlaßöffnungen für das Pulver, eine Auslaßöffnung und Kanäle zum Verbinden der Einlaßöffnungen mit der Auslaßöffnung^iKi^-fetsten Leitungen, welche die verschiedenen Gefäße für das Pulvermaterial mit jeweils einem der Einlaßöffnungen des Verteilerblocks verbinden, und mit einer zweiten

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Leitung, welche die Auslaßöffnung des Verteilerblocks mit dem Strömungskänal der Sprühpistole verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler-

/iibsr block eine Lufteinlaßöffnung (55) enthält, die einen Kanal (54) mit dem Auslaß (56) des Verteilerblocks (15) verbunden ist, und daß eine Druckluftquelle (70, 71, 72) mit dem Lufteinlaß (55) des Verteilerblocks (15) verbunden ist und die Sprühpistole (12) und die zweite Leitung (16) vor Auslösung eines Sprühzyklus mit neuem Pulver von dem alten Pulver reinigt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle (70, 71,72) eine Druckluft-Zufuhreinrichtung (72) enthält, um dem Lufteinlaß (55) des Verteilerblocks (15) anfänglich Luft mit einem ersten niederen Druck zuzuführen, und um anschließend den Luftdruck der der Lufteinlaßöffnung (55) zugeführten Luft auf einen hohen Druck zu erhöhen, der mindestens den doppelten Wert besitzt wie der anfängliche niedere Druck, und daß die Druckluft-Zufuhreinrichtung (72) die Luft hohen Druckes an die Einlaßöffnung (55) des Verteilerblocks (15) gepulst abgeben kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (54, 57a bis d) einen zentralen Kanal (54), der die Lufteinlaßöffnung (55) mit der Auslaßöffnung (56) verbindet, und mehrere Querkanäle (57a bis d) enthält, die die Einlaßöffnungen (53a bis d) für das Pulver mit dem zentralen Kanal (54) verbinden, daß die Querkanäle (57a bis d) den zentralen Kanal (54) auf gegenüber-

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liegenden Seiten und unter einem spitzen Winkel schneiden und teils auf die Auslaßöffnung (56) gerichtet sind, daß die Schnittpunkte der Querkanäle (57a bis d) mit dem zentralen Kanal (54) auf gegenüberliegenden Seiten des zentralen Kanals in Längsrichtung untereinander versetzt sind, so daß Pulver, welches durch einen der Querkanäle (57a bis d) eintritt, nicht in einen Querkanal eindringen kann, der auf der anderen Seite des zentralen Kanals (54) mündet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Querkanälen (57a bis d) des Verteilerblocks (15) Quetschventile (61a bis d) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Leitungen (14a bis d", 51a bis d) eine Pumpe (18a bis d) und ein Strömungssteuerventil (20a bis d) zwischen den einzelnen Gefäßen (13a bis d) für das Pulvermaterial und den einzelnen Einlaßöffnungen (53a bis.d) des Verteilerblocks (15) enthalten, daß die Strömungssteuerventile (29a bis d) zwischen der Pumpe (18a bis d) und dem Gefäß (13a bis d) angeordnet sind und die Pulverströmung zur Pumpe steuern, daß Steuereinrichtungen (80 bis 112) vorgesehen sind und zur Durchführung eines Wechsels des aus der Sprühpistole (12) abgegebenen Farbpulvers folgende Steuerfolge durchführt :

a) Betätigung einer ersten Pumpe (18a bis d) und eines ersten StrömungsBteuerventils (20a bis d), um Pulver von einem ersten

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Gefäß (13a bis d) durch den Verteilerblock (15) zur Sprühpistole (12) zu fördern,

b) Schließen des ersten Ventils X2oa bis d), um die Pulverströmung aus dem ersten Gefäß (13a bis d) zur ersten Pumpe (18a bis d) zu stoppen, während die erste Pumpe noch mindestens eine Sekunde lang weiterbetrieben wird,

c) Einleiten einer ersten Niederdruck-Reinigungsströmung an Luft aus der Druckluftquelle (70, 71) durch den Verteilerblock

(15) und durch die Sprühpistole (12),

d) anschließendes Einleiten einer harten Reinigung mittels einer unter Hochdruck stehenden Luft aus der Druckluftquelle (70, 71) in Form einer gepulsten Strömung durch den Verteiler (15) und die Sprühpistole (12) ,

e) Betätigen einer zweiten Pumpe (18a bis d), die einem zweiten Pulvergefäß (13a bis d) zugeordnet ist, und

f) Betätigen eines zweiten StrömungsSteuerventils (20a bis d), das zwischen der zweiten Pumpe und dem zweiten Pulvergefäß (13a bis d) angeordnet ist und die Pulverströmung vom zweiten Gefäß zur zweiten Pumpe gleichzeitig oder nach der Betätigung der zweiten Pumpe einsetzen läßt.

10. Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen von teilchenförmigem Pulvermaterial, mit einem Gefäß mit einer Abgabeöffnung, durch die das Pulvermaterial aus dem Gefäß herausströmt, mit einer pneumatischen

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Förderstrecke, und mit einem Strömungskanal, der sich zwischen der Förderstrecke und der Abgabeöffnung des Gefäßes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Förderstrecke (18, 51) eine Saugpumpe (18) enthält, um eine Vakuumzone in einem Bereich (50) zu erzeugen, in dem die pneumatische Förderstrecke (18, 51) den Strömungskanal (23,22, 45, 46) schneidet, wodurch Pulvermaterial aus dem Strömungskanal (45, 46) durch das erzeugte Vakuum in die pneumatische Förderstrecke (18, 51) gesaugt wird, daß eine elektrostatische Sprüheinrichtung in Fluidverbindung mit der pneumatischen Förderstrecke (18, 51) steht, daß Einrichtungen (81, 94, 90, 52a, 48a) vorgesehen sind, die der pneumatiscLen Förderstrecke (18, 51) Gas mit einem über Atmosphärendruck liegenden Druck zuführen, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die einen Pulverschwall bei Beginn eines Sprühayklus' verhindern, daß diese Einrichtungen ein Quetschventil (20) , welches im Strömungskanal (23, 22, 45, 46) zwischen der pneumatischen Förderstrecke (18, 51) und der Abgabeöffnung des Gefäßes(13)angeordnet ist, und Steuereinrichtungen (97, 40a, 38, 37) enthalten, die das Quetschventil (20) gleichzeitig mit oder nach dem Start des Gasflusses in die pneumatische Förderstrecke beim Einsetzen eines Sprühzyklus' öffnen.

11 . Verfahren zum Entfernen von Pulver aus einem Pulverbeschichtungssystem vor Beginn eines Sprühzyklus ', bei dem ein neues Pulver eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß pulverfreie Luft durch das System mit einem ersten niederen Druck hindurchgeblasen wird, daß anschließend pulverfreie Luft

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mit einem zweiten Druck durch das System geblasen wird, der mindestens den doppelten Wert des ersten niederen Drucks besitzt, und daß der Strahl pulverfreier Luft durch das System beim zweiten Druck gepulst wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gextnnzeichnet, daß der erste Druck einen Wert besitzt, der in der Umgebung desjenigen Druckes liegt, mit dem pulverhaltige Luft normalerweise durch das System hindurchgeleitet wird, und daß anschließend der erste Druck auf den zweiten Druck erhöht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die puZ 'erfreie Luft mit dem ersten Druck in stetiger Strömung durch das System hindurchgeblasen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druck, mit de Luft durch das System hindurchgeblasen wird, mindestens den vierfachen Wert des ersten Drucks besitzt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druck,

mit dem die pulverfreie Luft durch das System hin-

2 durchgablasen \ ird, etwa 1 Kg/cλ beträgt, und daß der zweite Druck, mit dem die Luft anschließend durch das System gepulst hindurchgeblasen wird, etwa

2
4 Kg/cm beträgt.

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16. Verfahren zum Betreiben eines mehrere Farben verarbeitenden elektrostatischen Pulversprühsystems, um einen Farbwechsel von einem abgegebenen Farbpulver zu einem anderen Farbpulver durchzuführen,dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Farbpulver aus einem ersten Gefäß mittels einer Pumpe und einem gemeinsamen Farbwechsel-Verteilerblock zu einer gemeinsamen Sprühpistole transportiert wird, daß die PulverStrömung aus dem ersten Gefäß zu der zugeordneten Pumpe unterbrochen wird, während die zugehörigen Pumpe noch mindestens eine weitere Sekunde arbeitet, daß ein erster Reinigungsluftstrahl mit einem ersten niederen Druck durch den gemeinsamen Verteilerblock und die Sprühpistole hindurchgeblasen wird, daß anschließend ein zweiter, harter Reinigungs luftstrahl mit hohem Druck gepulst durch den gemeinsamen Verteilerblock und die gemeinsame Sprühpistole hindurchgeblasen wird, daß anschließend ein Luftstrom durch eine zweite Pumpe begonnen wird, die einem zweiten Pulvergefäß zugeordnet ist, und daß die Pulverströmung vom zweiten Gefäß zur zweiten Pumpe gleichzeitig mit oder nach dem Einsetzen des Luftstroms durch die zweite Pumpe geöffnet wird.

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ORIGINAL INSPECTED