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Sprflhkab ine
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Die Erfindung betrifft eine Pulver-Sprühkabine zum elektrostatischen
Pulver-Beschichten von Werkstücken, mit einer Pulver-RUckgewinnungseinrichtung,
die wenigstens ein auswechselbares großflächiges Filterelement aufweist, dessen
eine Seite mit dem Innenraum der Sprühkabine und dessen andere Seite mit einer Unterdruckquelle
in Verbindung ist, wobei zum Abreinigen die Druckrichtung am Filterelement kurzzeitig
umkehrbar ist.
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Zwei wesentliche Probleme bei Pulver-Sprilhkabinen dieser Art liegen
darin, einmal das nicht auf dem WerkstUck niedergeschlagene Pulver möglichst vollständig
zurUckzugewinnen und zum anderen einen schnellen und arbeitstechnisch einfachen
Farbwechsel zu ermöglichen, d.h., zu verhindern, daß Pulverpartikel des bisher verwendeten
Farbtones nach der Umrüstung wieder versprüht werden. Beide Probleme sind maßgeblich
beeinflußt durch Ausbildung und Anordnung der Filterelemente so wie der Art und
Weise, in der diese abgereinigt werden.
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Nach der DT-Auslegeschrift 2 318 772 wird als Filterelement mindestens
eine den Boden der Kabine bildende, sich gegebenenfalls über die gesamte H5he der
Kabine erstreckende, geneigte, luftdurchlästige Platte aus metallischem Werkstoff
verwendet, die wahredd des Sprüchbetriebes durch kurzzeitige Umkehr der Blasrichtung
abgereinigt
werden soll, was durch ein aufwendiges Klappenventilsystem
erfolgt. Da bei Verwendung einer einzigen solchen Filterplatte der Absaugbetrieb
während des Umkehrvorganges vollständir unterbrochen wird, kann man auch mehrere
solcher Platten verwenden, die sich zudem noch an einem ausfahrbaren Waren anbringen
lassen, der beim Parbwechsel ausgetauscht oder wenigstens ausgefahren werden soll.
Auch dabei sind die dem Unkehrvorgang unterworfenen FlEchenteile noch so groX, daß
die Absaugwirkung stufenweise wesentlich verändert wird. Zudem mUssen die verhältnismäßig
teuren Filterplatten zur Verwendung eines anderen Farbtones einen gesonderten Reinigungsvorgang
unterworfen werden. Eine solche Relnlgung ist nun aber niemals vollständig möglich,
so daß wieder Pulverpartikel eines anderen Farbtones nachversprUht werden.
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Ohne die meist übliche Druckumkehr arbeitet eine Vorrichtung nach
der DT-Auslegeschrift 2 430 517, wobei man Jedoch ein bandförmiges Vorfilter und
ein feinmaschiges Feinfilter hintereinander,peschaltet hat. Das Filterband läuft
dann kontinuierlich an einer Boden-Öffnung der Kabine entlang und soll anschließend
durch Absaugen, Ausblasen oder Abbürsten vom aufgefangenen Pulver @ereinigt werden.
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Dabei ist schon die Abdichung des laufenden Filterbandes schwierig,
und die Relnlgung bleibt stets ungenUrend, so daß man denolelchen Bandabschnitt
nicht fUr andere Farbtöne verwenden kann. Auch der Kostenaufwand ist bei den verhaltnisnäßig
teuren Filterband entsprechend groß.
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Hochwertige und teure Filterelemente machen es notwendig, rit verhältnismäßig
kleinen Filterflächen zu arbeiten, sie setzen sich daher entsprechend schnell zu
und können auch durch zwischenzeitig oder anschließend erfolgende Abreinigungsvorgänge
nicht hinreichend gesäubert werden. Man muß auch mit großen Druckdifferenzen und
damit großer Absaug»iaung arbeiten, was schon den Wiedergewinnungsvorgang unwirtschaftlich
machen kann und den Ruckgewinnungsanteil des Pulvers mindert.
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Die Erfindung dient der Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten
Art so zu gestalten daß bei geringem bautechnischem Aufwand, sowie geringer Absaugleistung
eine möglthst vollständige
Wiedergewinnung des nicht auf dem Werkstück
niedergeschlagenen Pulvers ermöglicht wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine erfindung-sgemäße Vorrichtung vor
allem dadurch gekennzeichnet daß wenigstens eine auswechselbare Filterpatrone mit
einer im wesentlichen zylindrischen Filterhülse, die in an sich bekannter Weise
unter Bildung einer Vielzahl Filtertaschen in Umfangsrichtung wellen- oder zickzackförmig
ausgebildet und mit eine dicht an der Innenseite der Filterhülse angeordneten und
um die Zylinderachse umlaufenden Blaselement riit wenigstens einer in die Jeweilige
Filtertasche gerichteten Blasdüse vorgesehen ist.
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Zickzackartig gefaltete Filterelemente sind an sich bekannt durch
die US-PS 3 243 943, Filterpatronen mit längs einer Zylinderfläche wellenförmig
gelegtem Filterelement durch die DL-PS 7 87 47. Diese Anordnung ermöglicht es, auf
verhältnismäig kleinem Raum außergewohnlich große Filterfläche unterzubringen und
dadurch einmal ein vorzeitiges Zusetzen des Filterelementes zu verhindern und den
RUckgewinnungseffekt zu verbessern. Man ist dann nicht auf eine Unterteilung in
Vorfilter und Feinfilter angewiesen und kann auch preiswertes Material wie Papier
oder vergleichbar preiswerte Stoffe für das vllterelement verwenden. Die einzelnen
Filtertaschen werden durch das Blaselement kontinuierlich aufeinanderfolgend kurzzeitig
unter Ueberdruck gebracht, wobei unter Verformung ihrer Wandteile die außen angesetzte
Filterschicht abgesprengt und zum überwiegenden Teil abgeführt werden kann, Die
Anzahl der einzelnen Filtertaschen ist zudem so groß, daß der Absaugvorgang durch
das kurzzeitige Umschalten von Saugen auf Blasen an einer einzigen Filtertasche
praktisch nicht beeinflußt wird. Zur Weiterschaltung von einer Filtertasche auf
die andere dient eine einfache kontinuierliche Drehbewegung, die keinen nennenswerten
Investitions- und keinen Steuerungsaufwand erfordert. Sofern man die Plltentemente
nach Jedem Sprühvorgang nicht vollständig auswechselt, ist es auch ohne weiteres
möglich> für eine größere Anzahl von Farbtönen wiederverwendbare Filterhtllsen
in dieser preiswerten AusfUhrung vorrätig zu halten.
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Es lassen sich mehrere Filterpatronen in Durchbrechungen eines zur
Waagerechten geneigten Pulverbodens anbringen, der einen mit der Vakuumquelle in
Verbindung stehenden Saugraum überdeckt, durch welchen hindurch eine Druck luft
leitung für das Blaselement zu einer in der Zylinderachse angeordneten Drehrichtung
gefUhrt ist. Das Filterelement in seiner Halterung steht ebenso still wie die durch
den Saugraum hindurchgefUhrte Saugluftleitung, und Drehdichtungen mit hinreichender
Betriebssicherheit sind preiswert verfügbar.
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Der Pulverboden kann nach beiden Seiten dachförmig zu zwei Pulver-Abzugskanälen
hin geneigt sein, wobei sich dicht an Jedem Abzugskanal-weni6stens eine Filterpatrone
anbringen läßt. Damit bleibt die Strömung des fluidisierten Pulvers bis zu den dicht
am Abzugskanal angebrachten Filterpatronen praktisch undeeinflußt, und das bei der
Abreinigung losgelöste Pulver muß nur noch Uber einen kurzen Weg weitergefördert
werden. Hierzu läßt sich wenigstens der Pulverboden durch eine Vibrationseinrichtung
beeinflussen.
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Der Pulverboden kann grundsätzlich seitlich zum Sprtlhraum der Kabine
versetzt sein läßt sich Jedoch zweckmäßigerweise unterhalb eines den SprUhraum der
Pulverkabine begrenzenden Laufgitters anbringen.
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Ferner kann es vorteilhaft sein, die Fllterpatrone an einem ausfahrbaren
kastenförmigen Filterwagen anzubringen> dessen hochragende Seitenwände den Raum
Uber dem Pulverboden begrenzen und luftdicht an einen Bodenrahmen der Sprühkabine
anschließbar sind. Diese Auswechselbarkeit und Ausrahrbarkelt dient vor allem dazu,
die Filterpulsen fflr einen Auswechselvorgang besser zugängig zu machen. Um den
Umrtlstvorgang beim Farbwechsel zu beschleunigen, kann man selbstverständlich mehrere
Filterwagen verfügbar halten, notwendig ist dies Jedoch nicht.
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Der Filterwagen läßt sich mittels lösbarer Kupplungen Uber flexible
Schläuche mit 8aug- und Druckluftaarregaten verbunden er kann ohne diese Auerichtvorgänge
leicht an- und abgekuppelt werden.
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Bei kleinen Sprühkabinen kann es aweckiuig seine wenigstens eine Filterpatrone
oberhal@ einer zur Kabinenrückwand hin verset@ten
Pulver-Abzugsrinne
in einer Durchbrechung einer gesonderten, den Saugraum abschließenden Trennwand
anzubringen, Auf diese Weise wird die Patrone der SprUhkabine direkt zugeordnet
und darit unabhängig vom Pulverboden. Sie läßt sich hängend an der etwa waagerecht
an der Kabinenrückwand angebrachten Trennwand befestigen, und unmittelbar Uber dieser
kann ein zugeAriges Druckgebläse angeordnet sein.
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Der im wesentlichen unabhängige Pulverboden läßt sich dann als ausfahrbare
Wanne in der Form eines Dachkant-Prismas ausbilden, dessen Dachkante die Pulver-Abzugsrinne
bildet. Lediglich an dieser Pulver-Abzugsrinne kann durch einen Schlauch die Pulver-Absaugung
angebracht werden, während das Raupt-SauggeblKse fest am und das Druckgebläse im
Saugraum angeordnet wird. Auf diese Weise wird die Störanfälligkeit vermindert.
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Das bzw. Jedes Fllteraggregat kann ein in der Zylinderachse drehbar
gelagertes Verteilerrohr aufweisen, das an eine Dru@@uftzuführung angeschlossen
und über wenigstens ein Speichenrohr mit einem achsparallelen DUsenrohr verbunden
ist, das in einer mantellinie verteilt radial nach außen gerichtete Düsenöffnungen
aufweist. Diese Düsenöffnungen wandern dann dicht an der Innenseite der rilterhülse
entlang. Vor allem dann, wenn die Filterhülse innen scharf gefaltet ist, erfolgt
die Druckumschaltung von einer Filtertasche zur anderen entsprechend schnell. Die
Filtertasche wird dann kurz aufgebläht und sprengt die an ihrer Außenseite angesetzte
Pulverschicht ab.
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Das Pulver fällt vornehmlich nach unten auf den Pulverboden, nur zu
einen geringeren Teil wird es von den benachbarten unter Unterdruck stehenden Filtertaschen
angesaugt und bei deren Druckumkehr wieder abgelöst.
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Die Düsenöffnungen können dann wenigstens teilweise derart nach außen
gerichtet sein> daß der durch Verteiler-, Speichen- und Düsenrohr gebildete Rotor
durch den Rückstoß der Blasstrahlen kontinuierlich drehbar ist.
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Die wirksame Pilterfläche der Filterhülse laßt sich mindestens acht
mah insbesondere vierzehn bis siebzehn mal gröber ausbilden als
ihre
mittlere MantelRläche. Durch die Anzahl der eingesetzten kompakten Filterpatronen
läßt sich dann die gesamte Filterfläche immer so groß halten, daß stets höchstens
drei m3 Luft/ m2 Filterrlãche/min. angesaugt werden. Der Luftdurchsatz kann ohne
weiteres unter der Hälfte dieses Wertes gehalten werden.
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Die Zeichnung gibt die Erfindung beispielsweise wieder. Es zeigen
Fig. 1 eine Vorderansicht einer mit einer erfindungsgemäßn Vorrichtung ausgestatteten
Pulver-SprUhkablne, Fig. 2 eine Ansicht dieser Kabine von oben in Fig. 1 resehen,
Fig. 3 eine Ansicnt der Kabine von rechts in Fir. 1 gesehen, Fig. 4 einen vergrößerten
Längsschnitt durch eine Filterpatrone, Fig. 5 einen Schnitt durch diese Filterpatrone
nach der Linie V/V ln Fig. 4, Fig. 6 eine weitere Aus führungs form einer erfindungsgeäßen
Sprühkablne im Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 7 und Fig. 7 eine Ansicht dieser
Sprühkabine von rechts in Fig. 6 gesehen.
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Die in den Fig. 1-3 dargestellte Pulverkabine weist Seitenwandteile
1 2 aur, die portalartige öffnungen für einen Transportkanal 3 (Fig. 3) begrenzen
und oben angebrachte Bügel 4 zum Aufhänren einer Transportvorrichtung für das Durchschleusen
von Werkstücken tragen.
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Der Transportkanal 3 ist oben seitlich eines Schlitzes 5 durch Deckwandteile
6 überdeckt und unten durch einen Gitterrost 7 begrenzt der durch an den Ecken der
Kabine angebrachte Füße 8 mit Abstand vom Hallenboden 9 gehalten wird und auf einen
Bodenrahmen 10 aufliegt.
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Die Rückwand 11 der oberhalb des Gitterrostes angebrachten Kabine
und die Vorderwand 12 weisen Sprühöffnungen 13 auf, die entgegen der Transportrichtung
zur Mittelebene 54 der Kabine versetzt angeordnet sind.
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Unter dem Gitterrost 7 ist ein kastenförmiger Filterwagen 14 angeordnet,
der auf Rollen 15 ausfahrbar ist und sich nittels an seinen Ecken angebrachter Federn
16 zusätzlich am Boden abstützt. Der obere Rand der Seitenwände 17 des Filterwagens
liegt sich mit einer nicht gezeigten Dichtung an den Bodenrahmen 10 an, Der Innenraum
des Filterwagens ist durch einen dachförmig eingezogenen Pulverboden 18 unterteilt
in einen oberen Raum 19, der durch das Laufgitter 7 hindurch mit dem Kabinen-Innenraum
bzw. dem Transportkanal 3 in Verbindung steht, und einen Saugraum 20, der unten
durch den Wagenboden 21 begrenzt wird. An seinen äußeren Enden ist der Pulverboden
nach unten geknickt und bildet mit der benachbarten Kasunwand eine Abzugsrinne 22,
die mittels einer Kupplung 23 an einen Schlauch 24 angeschlossen ist. Die Abzugsrinne
ist durch ein Leitblech 25 Uberdeckt,das zum Pulverboden nur einen schmalen Schlitz
26 freiläßt.
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Der Saugraum 20 steht über eine Kupplung 27 und einen Saugschlauch
28 mit einem nicht gezeigten Vakuumgebläse in Verbindung. Auf dem Wagenboden 21
ist ferner ein RUttler 29 angebracht, der durch den Saugluftstrom betätigt werden
kann und den ganzen Filterwagen in Schwingungen versetzt, was vor allem durch Vibrationen
des PuVerbodens 18 zum Weitertransport des dort herabgefallenen Pulvers in die Abzu@srinne
22 ausgenutzt wird.
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Dicht an beiden Abzugsrinnen sind im Pulverboden 18 zur Aufnahme von
Filterpatronen 55 Jeweils zwei kreisförmige Durchbrechungen 30 anFbrcht, die Je
von einem Lagerbügel 31 Uberspannt sind, der einen Lagerrohrstutzen 32 und einen
in diesem angebrachten Spannstab 33 trägt. An den Lagerrohrstutzen ist eine Druckluftleitung
34 angeschlossen, die aus dem Filterwagen herausgeführt und dort über eine lösbare
Kupplung 35 mit einem Druckluftschlauch 36 verbunden ist.
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Die Durchbrechungen 30 sind Je von einem Tellerring 37 umgeben>
der sich mittels eines Dichtungsringes 37a oben auf dem Pulverboden 18 abstützt.
Auf dem Tellerring 37 sitzt eine ggf. fest mit diesem verbundene, in Umfangsrichtung
zickzackförmig gefaltete Filterhülse 38 die anderen Endes an einem Deckel 39 abgestützt
ist> mit dem sl ggf. wieder rest verbunden sein kann. Der Spannstab 33 ragt durch
den
Deckel 39 hindurch und trägt eine Mutter 40, nit der sich der Deckel 39 Uber die
FilterhUlse und dem Tellerring 37 gegen den Pulverboden 18 verspannen läßt. Während
der Innenraum der Filterhülse über die Durchbrechung 30 mit dem Saugraum 20 verbunden
und damit an Vakuum angeschlossen ist, steht die Außenseite der Filterhülse durch
das Laufgitter 7 hindurch mit den Transportkanal 3 bzw. dem Arbeitsraum der Sprühkabine
in Verbindung. Die aus dem Saugraum 20 abgesaugte Luft kann daher aus der Sprühkabine
nur durch die Wandung der Filterhülse hindurchgesaugt werden.
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Wie Fig. 5 zeigt, bildet die zickzackförmig gefaltete Filterhülse
dicht nebeneinanderliegende Taschen 41 mit dem Querschnitt eines spitzwinkellgen
Dreiecks. Der in der Zylinderachse der Filterhülse angebrachte Spannstab 33 ist
von einem Verteilerrohr 42 uneben, das an seinem oberen Ende in Fig. 4 durch eine
Dichtung abgeschlossen und an seinem unteren Ende durch eine Drehdrichtung 43 mit
dem Lagerrohr und damit der Druckluftleitung 34 ständig in Verbindung und drehbar
um die Zylinderachse gelagert ist.
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Durch zwei Speichenrohre 44 steht das Verteilerrohr 42 mit einem Düsenrohr
45 in Verblndung, das parallel zur Zylinderachse dicht an der Innenseite der Filterhülse
38 angebracht ist und in einer Mantellinle gleichmäßig verteilte Düsenöffnungen
aufweist, die unter einem Winkel von ca. 30 bis 600 zur Radialebene nach außen gerich-@et
sind. Durch die tangentiale Rückstoßkomponente der Blasstrahlen wird somit der durch
die Rohre 42, 44 und 45 gebildete Rotor ständie in Richtung des Pfeiles 47 (Fig.
5) gedreht.
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Alle Blasstrahlen sind dabei Jeweils in eine einzige der zahlreichen
Filtertaschen 41 gerichtet und wandern gleichzeitig über die Innenkante 42 zwischen
benachbarten Filtertaschen in die nächste.
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Während in allen anderen Filtertaschen ein Druckgefälle von außen
nach innen herrscht, wird die Jeweils beaufschlagte Piltertasche augenblicklich
einem vielfach größeren Innendruck ausgesetzt. Sie wird daher kurzzeitig aurgeweltet,
wobei sich ihre Wandung verformt und nach Weiterwandern des Düsenrohres wieder ebenso
pXtzllch zusammengedrückt wird. Vor allem durch den ersten Verformunsgang
werden
beim Ansaugvorgang an der Außenseite festgesetzte Pulverteilchen abgesprengt. Ein
Teil dieser Pulverpartikel wird zwar vom Saugstrom wieder erfaßt und im Bereich
benachbarter Filtertaschen außen festgehalten, der größere Teil fällt Jedoch unter
Schwerkraftwirkung auf den Pulverboden, der sich in ständiger Vibration befindet.
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Von dort muß. daher das abgelöste Pulver nur auf kurzem Wege zur Abzugsrlnne
22 weitergefördet werden.
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Die Filterhülse 38 kann aus so feinporigen Material bestehen, daß
sie auch die kleinsten Pulverpartikel zurückhält. Da ihre Widerstandsfähigkeit durch
die Zickzackfaltung vergrößert ist, kann sie entsprechend dünnwandig ausgeführt
sein, aus preiswerten Werkstoff wie Papier etc. bestehen und wird dann nur für dengleichen
Farbton vewendet bzw. bei einem einzigen Einsatz "verbraucht". Man kann aber auch
wiederverwendbares Material wie Textilgewebe verwenden, das beispielsweise waschbar
ist und sich dadurch vollständig reinigen und für einen neuen Vorgang heranziehen
läßt. Es kann ferner die Filterhülse etwa durch einen Drahtkorb mit in nur einige
Flltertaschen außen eingreifenden Mngsstäben ausgesteift sein, um größeren Saugdrücken
widerstehen zu können.
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Bei einem mittleren Durchmesser, beispielsweise 500 mm und einer Länge
von 300 mm läßt sich auf der Filterhülse eine wirksame Filterfläche von etwa 12
m2 unterbringen, d.h. das VErzehn- bis Siebzehnfache der Mantelfläche. Man kann
daher in dem geringen verrUgbaren Raum außegewöhnlich große Pilterflächen unterbringen,
im Ausführungsbeispiel 48 m2. Bei einer Ansaugleistung von 60 m3/nin.
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ergibt dies einen Drucksatz von 1,25 m3 Luft/ m2 Pilterfläche/mit.,
also einen Wert, der vielfach kleiner ist als bisher angenommen.
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Man kommt daher mit einem Unterdruck von 100 bis 200 mm Wassesäule
aus. Da die kurzzeitigen Blasimpulse auf Jeweils eine der Uber 100 Taschen einer
Pilterhülse den gesamten Saugstrom praktisch nicht beeinflussen> kann auch bei
langdauerndem Betrieb keine wesentliche Änderung der Absaugleistung eintreten.
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Bei der Ausführung nach den Fig. 6 und 7 ist an der Rückwand 11' der
Sprühkabine ein lotrechter Gehäuseschacht 56 angebracht, in dem in mittlerer Höhe
eine waagerechte Trennwand 57 eingezogen ist, die den oberen Saugraum 19' vom unteren
Pulverraum 58 trennt. Auf dem Saugraun ist oben unmittelbar das Haupt-Sauggebläse
59 angebracht,
während im Saugraum ein Druckgebläse 60 vorgesehen
ist, das über den Filter 61 Luft aus dem Saugraum ansaugt und Uber einen Verteiler
62 Druckluft zu mehreren Filterpatronen 55 fördert, die in Durchbrechungen der Trennwand
57 hängend angebracht sind.
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Der Pulverboden 18' der an einem Wagen 14' angebracht ist, hat hier
die Form eines umgekehrten Dachkant-Prismas, dessen Dachkante die Pulver-Abzugsrinne
22' bildet und lotrecht unter den Filterpatronen 55 liegt. Am Wagen 14' muß daher
lediglich eine Schlauchleitung 24 zum Absaugen des dort @iedergeschlagenen Pulvers
angeschlossen werden. Die Filterpatronen und alle übrigen nebläseanschlüsse sind
gehäusefest angebracht. flach Ausfahren des Wagens sind die Filterpatronen von unten
frei zugängig> was ein leichtes Auswechseln der Filterhülse ermöglicht. Diese
Ausführungsform ist vor allem für kleinere kompakte Sprühkabinen geeignet.