DE2713365A1

DE2713365A1 - SYSTEM AND METHOD FOR ELECTROSTATICALLY APPLICATION OF A COATING

Info

Publication number: DE2713365A1
Application number: DE19772713365
Authority: DE
Inventors: Thomas Leonard Bagby; Gary Lee Demeny; Robert Griffith Smead
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1976-04-21
Filing date: 1977-03-25
Publication date: 1977-11-03
Also published as: FR2348750A1; FR2348750B1; CA1080560A; JPS52129745A; BE853204A; JPS6221580B2; GB1539674A

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. 8000 LUNCHEN 22 PATENT Attorney DIPL-ING. 8000 LUNCH 22

KARLH. WAGNER GtW)RZMUHLSRASSE 5 KARLH. WAGNER GtW) RZMUHLSRASSE 5

POSlFACH 246PO Box 246

25. März 1977March 25, 1977

77-S-213377-S-2133

CATERPILLAR TRACTOR CO., Peoria, 111. 61629, V.St.A.CATERPILLAR TRACTOR CO., Peoria, 111.61629, V.St.A.

System und Verfahren zum elektrostatischen Aufbringen eines ÜberzugsSystem and method for electrostatically applying a Coating

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrostatisches Vorfahren zum Anstreichen von Gegenständen, und zwar insbesondere Gegenständen mit unregelmäßigen Oberflächen, wobei vorzugsweise eine Farbe auf Wasserbasis verwendet wird. Elektrostatische Anstreichsystome machen es üblicherweise erforderlich, daß die Vorrichtung zur Zerstäubung der Farbe und zur Aufladung dicht benachbart zu dem geerdeten, zu überziehenden Gegenstand angeordnet ist. bstände von weniger als 0,6 m (2 Fuß) sind üblich. Das Anstreichen großer unregelmäßiger Oberflächen macht eine komplexe Bewegung der Vorrichtung erforderlich und kann in einfacher Weise nicht automatisiert werden. Darüber hi'iaus beschränkt der Umweltschutz die industrielle Anwendung von organischen Lösungsmitteln bei Farben, was zu Bemühungen geführt hat, dafür auf Wasser basierende Farben einzusetzen, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen und spezielle Vorsichtsmaßnahmen bei dei Verwendung in einer elektrostatischen Uberziehvorrichtung erforderlich machen. Die vorliegende Erfindung sieht zur Lösung beider Probleme sowohl eine Vorrichtung als auch ein Verfahren vor.The invention relates to an electrostatic ancestor for painting objects, in particular objects with irregular surfaces, preferably a water-based paint is used. Electrostatic painting systems usually require that the device for atomizing the paint and for charging in close proximity to the earthed object to be coated is arranged. Spaces less than 2 feet (0.6 m) are common. Painting large irregular surfaces requires and can involve complex movement of the device simply cannot be automated. In addition, environmental protection limits the industrial use of organic products Solvents in paints, which has led to efforts to use water-based paints for this, the one Have high electrical conductivity and take special precautions when used in an electrostatic coating device make necessary. The present invention provides an apparatus for solving both problems also proposed a procedure.

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TELEFON (088)29852; TELEGRAMM: PATLAW MÜNCHEN TCLLX . b 22«3'j palw dTELEPHONE (088) 29852; TELEGRAM: PATLAW MUNICH TCLLX. b 22 «3'j palw d

Bei elektrostatischen Systemen unter Verwendung von auf Wasser basierender Farbe können zwei Bauarten unterschieden were· n. In einem Fall wird das gesamte Färb- oder Anstrich-System, beispielsweise der Farbvorrat, die Farbpumpe und die Zuführungsleitungen, auf dem elektrostatisclien Ladepotential von beispielsweise 50 kV bis 100 kV gehalten. Das aufgeLadene Farbsystem muß gegenüber dem Zugriff durch den Benutzer geschützt sein, was die Wartung der Farbversorgung, das Nachfüllen der Farbe und das Auswechseln der Anstrichsfarbe kompliziert macht. Darüber hinaus stellt die in der Kapazität des aufgeladenen Anstrichsystems gespeicherte elektrische Energie eine Gefahr hinsichtlich Feuer und Explosion im Falle eine Kurzschlusses dar. BeL einem anderen System wird die Farbversorguncj und die Spritzpistole geerdet, während der zu überziehende Gegenstand oder Artikel auf einem elektrischen Potential in der Größenordnung von 100 kV gehalten wird. Die 'arbteilchen Wt rden bei der Bildung an der Spritzpistole nicht elektrisch aufgeladen und der höhere Wirkungsgrad bei der Farbabscheidung, wie or bei aufgeladenen Farbteilchen auftritt, wird nicht erreicht.In the case of electrostatic systems using water-based paint, two types can be distinguished. In one case the entire painting or painting system is used, for example the paint supply, the paint pump and the supply lines, on the electrostatic charging potential of, for example 50 kV to 100 kV held. The charged color system must be protected against access by the user, as well as maintenance of the paint supply, refilling of paint and replacement which complicates the paint. It also represents in the capacity of the charged paint system stored electrical energy poses a fire hazard and explosion in the event of a short circuit. BeL another System, the paint supply and the spray gun are grounded while the object or article to be coated is on an electrical potential of the order of 100 kV is maintained. The particles of work are involved in the formation of the Spray gun not electrically charged and the higher efficiency in separating paint, as with charged paint particles occurs is not achieved.

Erfindungsgemäß ist sowohl der Farbvorrat als auch der Zerstäuber geerdet. Im einzelnen wird gemäß der Erfindung die Farbe in Teilchen zerstäubt, von denen einige positiv, andere negativ und wieder andere nicht aufgeladen sind.Both the paint supply and the atomizer are in accordance with the invention grounded. In particular, according to the invention, the paint is atomized into particles, some of which are positive, others negative and others are not charged.

Gemäß dem bevorzugten System der Erfindung ist eine Elektrode auf dem Farbzerstäuber befestigt, and zwar mit einem körperlichen Abstand gegenüber dem Farbstrom, wobei diese Elektrode mit einer Hochspannungsquelle in Verbindung steht. Dadurch wird ein Feld zwischen dem Zerstäuber und der Elektrode aufgebaut und es entsteht erfindungsgemäß eine Koronaentladung an der Elektrodenspitze, was einen gesonderten und unterschiedlichen Lademechanismus vorsieht, der mehrere Arten von geladenen Teilchen erzeugt. Die zu überziehenden Gegenstände sind erfindungsgemäß ferner gegenüber Erde isoliert und mit einer Hochspannungsquelle verbunden, die ein elektrisches Feld erzeugt. Teilchen mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des Gegenstandes werden zum Gegenstand hin angezogen. AndereIn accordance with the preferred system of the invention, an electrode is attached to the paint atomizer with a physical one Distance to the color current, this electrode being connected to a high voltage source. Through this a field is built up between the atomizer and the electrode and, according to the invention, a corona discharge occurs at the tip of the electrode, which provides a separate and distinct loading mechanism, several types of charged Particle generated. The items to be covered are according to the invention further isolated from earth and connected to a high voltage source which generates an electric field. Particles with a polarity opposite to that of the object are attracted to the object. Other

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Teilchen überziehen Oberflächenzonen, die verborgen oder abgeschirmt s\nd und bei bekannten Anstrichsystemen nicht < <\ angemessener Weise gedeckt würden.Particles to coat surface areas, screened the hidden or s \ nd, not <with known coating systems adequately would be covered <\.

Die Erfindung sieht somit ein System zum elektrostatischen Überziehen eines Gegenstandes mit einer auf Wasser basierenden leitenden Farbe vor, wobei ein Farbstrom von einer Quelle zu Zerstäubungsmitteln geliefert wird. Dabei befindet sich eine Ladeelektrode mit Abstand gegenüber dem Farbstrom und weist einen Endteil benachbart zu den Zerstäubungsmitteln auf. Eine erste Quelle eines Gleichstrompotentials liegt an der Ladelek· ode und erzeugt eine Zone aus Ionen, durch welche einige der Teilchen laufen. Eine zweite Gleichspannungspotentialquelle liegt an dem zu überziehenden Gegenstand. Forner sieht die Erfindung Mittel vor, um die teilchenfö ige Farbe mechanisch zum Gegenstand hin und in das elektrische Feld hineinzuschleudern, welches durch die daraui befindliche Ladung erzeugt ist.The invention thus provides a system for electrostatic coating an article having a water-based conductive paint, a stream of paint from a source to atomizing means is delivered. There is a charging electrode at a distance from the paint stream and has an end portion adjacent to the atomizing means. A first The source of a direct current potential is applied to the charging electrode and creates a zone of ions through which some of the particles to run. A second DC voltage potential source is present the object to be coated. Forner sees the invention means in order to mechanically fling the particulate color towards the object and into the electrical field which is generated by the charge in it.

Das gc iäß der Erfindung ausgebildete System hat demnach den Vorteil, daß es in der Lage ist, auch unregelmäßig geformte Gegenstände mit vertieften Zonen und scharfen Kanten zu überziehen.The system designed according to the invention accordingly has the advantage that it is able to coat irregularly shaped objects with recessed zones and sharp edges.

erner ist es möglich, sehr große Gegenstände mit einem hohen wirkungsgrad zu überziehen.It is also possible to produce very large objects with a high to overcoat efficiency.

Bei einem speziellen System der Erfindung ist das Ladepotential der Elektrode in der Größenordnung von 15 kV, das an den Gegenstand angelegte Potential ist in der Größenordnung von 1OO kV und der Minimalabstand zwischen den Zerstäubungsmitteln und dem Gegenstand liegt in der Größenordnung von 16 Zoll. Ferner sieht die Erfindung vor, daß der zu überziehende Gegenstand und die Zerstäubungsmittel (Atomisiermittel) innerhalb einer geerdeten leitenden Umschließung angeordnet sind.In a particular system of the invention, the charging potential of the electrode is of the order of 15 kV applied to the object applied potential is of the order of 100 kV and the minimum distance between the atomizing means and the Item is on the order of 16 inches. The invention also provides that the object to be coated and the Atomizing means are disposed within a grounded conductive enclosure.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum elektrostatischen Überziehen eines Gegenstandes mit Farbe ist vorgesehen, daß die Farbe bei einem Bezugspotential zerstäubt wird, daß eine elektrische Ladung einer Polarität einigen der Teilchen aufgeprägt wird, daß eine elektrische Ladung der entgegengesetzten Polarität anderenAccording to the electrostatic coating method of the present invention an object with color is provided that the color is atomized at a reference potential, that an electrical Charge of one polarity is imposed on some of the particles, that an electric charge of opposite polarity is imposed on others

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Teilchen autgeprägt wird und daß der zu überziehende Gegenstand elektrisch aufgeladen wird.Particle is imprinted and that the object to be coated is electrically charged.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eine Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:Further advantages, objects and details of the invention result in particular from the claims and from the description of an exemplary embodiment based on the drawing; in the drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungs<jomäßen Überzugsystems;1 shows a schematic representation of the invention Coating system;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Farbpi stolt-jn-Hin-un'l-Her-Transportvorrichtung und ein. Farbkabinen-Ge"ens Landstransportvoi j ic'itung , verwendet im Sys'.em der Fig. 1;Fig. 2 is a top view of a Farbpi stolt-jn-back-and-forth transport device and a. Color booth ge "ens Landstransportvoi j ic'itung, used in the Sys'.em der Fig. 1;

Fig. 3 eine Endansicht der Fnrbkabine, gesehen von rechts in Fig. 2;Figure 3 is an end elevation of the cab viewed from the right in Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht des Hin- und Herbewegungsarms, der Farbpistolen und <ier GegensLandstransportvorrichtung, gesehen vor Linie 4-4 der Fig. 3 aus;4 is a view of the reciprocating arm, the paint guns, and the opposing land transport device; viewed in front of line 4-4 of Figure 3;

Fig. 5 einen Teilschnitt des Endteils der erfindungsgemäßen Pistole, wobei die teilchenförmige Farbe, die Farbladeelektrode und eine symbolische Darstellung des elektrischen Feidos und der Ionisierzone gegeben ist;Fig. 5 is a partial section of the end part of the invention Gun, the particulate paint, the color charging electrode and a symbolic representation the electrical Feidos and the ionization zone is given;

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Endteil der Pistole der Fig. 5, und zwar gesehen längs Linie VI-VI der Fig. 5;Fig. 6 is a plan view of the end portion of the pistol of Fig. 5, seen along line VI-VI of Fig. 5;

Fig. 7 eine Endansicht der Pistole der Fig. 6 von Linie VII-ViI der Fig. 6 aus.Figure 7 is an end view of the pistol of Figure 6 from line VII-ViI of FIG. 6.

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Bei dem dargestellten System der Fig. 1 ist eine Farbzerstäubungspistole 10 auf einem Träger 11, wie beispielsweise dem Arm einer Vertikal-Hin-und-Her-Bewegungsvorrichtung befestigt. Der Pistole 10 wird Farbe über eine Leitung 12 zugeführt, die mit einem Farbwählventil 13 verbunden ist. üie dargestellte Pistole 10 verwendet eine luftlose oder hydrostatische Zerstäubung (Atomisierung) der Farbe, die mit einem hohen Druck durch eine kleine Zumeßöffnung in einer Düse abgegeben wird.The illustrated system of Fig. 1 is a paint spray gun 10 mounted on a support 11 such as the arm of a vertical reciprocating device. The gun 10 is supplied with paint via a line 12 which is connected to a paint selection valve 13. üie The gun 10 shown uses airless or hydrostatic atomization (atomization) of the paint with a high pressure delivered through a small orifice in a nozzle will.

Es sind schematisch zwei Farbvorräte 15 und 16 dargestellt. JedLι ist mit einem Einlaß des FarbwählventiIs 13 durch umlaufende Farbsysteme 17 bzw. 18 verbunden. Jnde der Farbquellen 15, 16 umfaßt einen Farbvorrat und eine geeignete Pumpe zur Erzeugung eines Drucks, beispielsweise mehreren 100 englischen Pfund pro Quadratzoll, um die gewünschte Zerstäubung der Farbe beim Abgeben von der Pistole 10 zu bewirken. Die Farbquellen 15, 16 sind, wie bei 20 gezeigt, selektiv geerdet. Ventil 13 sieht eine Auswahl zwischen der Farbe Nr. 1 und der Farbe Nr. 2 durch Betätigung der Ventilsteuerelemente 21, 22 vor.Two ink supplies 15 and 16 are shown schematically. JedLι is with an inlet of the FarbwählventiIs 13 by rotating Color systems 17 and 18 connected. End of the color sources 15, 16 comprises an ink supply and a suitable pump for generating a pressure, for example several hundred English Pounds per square inch to produce the desired atomization of the paint as the gun 10 dispenses. The color sources 15, 16 are selectively grounded as shown at 20. Valve 13 looks through a choice between color # 1 and color # 2 Actuation of the valve control elements 21, 22 before.

Eine Quelle 24 für Lösungsmittel steht mit einem dritten Einlaß von Ventil 13 in Verbindung, und Lösungsmittel wird durch das System durch i< ;tätigung des Steuerelements 25 gespült. Bei auf Wasser basierender Farbe, für die das System besonders ausgelegt ist, ist das Lösungsmittel Wasser.A source 24 of solvent communicates with a third inlet of valve 13 and solvent is passed through the system is flushed by actuating the control element 25. at Water-based paint, for which the system is specially designed, is the solvent water.

Die von der Pistole 10 austretende Farbe tritt mit der umgebenden Luft in Wechselwirkung und zerlegt sich in kleine Teilchen, di.-i ein sich erweiterndes Sprühmuster 28 bilden, welches eine Querschnittsform besitzt, die in erster Linie durch die Geometrie der Düse bestimmt ist. Die Teilchen werden mechanisch längs der Pistolenachse zu dem anzustreichenden Gegenstand hin projiziert. Die Größe der Farbteilchen und das Ausmaß des konzentrierten Musters längs der Pistolenachse werden bestimmt durch Faktoren, wie die Farbviskosität und Oberflächenspannung, den Abgabedruck und die Größe und Form der Düsenöffnung.The paint emerging from the gun 10 interacts with the surrounding air and breaks down into small particles, di.-i form an expanding spray pattern 28 which has a cross-sectional shape that is determined primarily by the geometry the nozzle. The particles are mechanically moved along the gun axis towards the object to be painted projected. The size of the paint particles and the extent of the concentrated pattern along the gun axis are determined by factors such as the ink viscosity and surface tension, the delivery pressure and the size and shape of the nozzle opening.

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Eine Ladelektrode 29 ist am Körper der Pistole 10 befestigt und erstreckt sich erfindungsgemäß gegenüber der Pistole nach vorn im ganzen parallel mit der Achse der Farbabgabe. Wie man in den Fig. 5 und 7 erkennt, ist die Elektrode 29 erfindungsgemäß unmittelbar oberhalb des konzentrierte teilchenförmigen Farbmusters 29 abstandsmäßig angeordnet. Erfindungsgemäß ist die Elektrode 29 vorzugsweise ein schlanker Draht mit einem zugespitzten Ende benachbart, aber außer^ üb des konzentrierten Farbmusters, wobei eine HcohspannungsleistungsVersorgung 30 mit ihrer positiven Klemme bei 20 geerdet ist und mit ihrer negativen Klemme an die Elektrode 29 angeschaltet ist, und zwar über ein geeignetes Hochspannungskabel 31 und, wenn gewünscht, einen Strombegrenzungswiderstand (nicht gezeigt), wodurch ein elektrisches Feld 32 in der Z.ue zwischen dem Ende der Elektrode und einer Düse 3 3 erzeugt wird. Die Spannung an der Elektrode reicht erfindungsgemäß aus, um eine Korona oder Zone 80 aus Ionen zu bilden, durch welche einige der Farbteilchen laufen .A charging electrode 29 is attached to the body of the pistol 10 and, according to the invention, extends towards the pistol in front on the whole parallel with the axis of color release. As can be seen in FIGS. 5 and 7, the electrode 29 is according to the invention spaced immediately above the concentrated particulate color pattern 29. Is according to the invention the electrode 29 is preferably a slender wire with a pointed end adjacent but beyond the concentrated one Color pattern, with a high voltage power supply 30 is grounded with its positive terminal at 20 and is connected with its negative terminal to the electrode 29, namely via a suitable high voltage cable 31 and, if desired, a current limiting resistor (not shown), whereby a electric field 32 in the zone between the end of the electrode and a nozzle 3 3 is generated. According to the invention, the voltage at the electrode is sufficient to form a corona or zone 80 from ions through which some of the color particles pass .

Die Farbe erstreckt sich in einem soliden Strom von der Quelle 15 oder 16 aus durch System 17 oder 18, Ventil 13 und Le ^; ^.ung 12 zur Pistole 10. In der Pistole wird die Farbe erfindungsgemäß zuerst teilweise dadurch zerstäubt, daß man den soliden Strom unter hydrostatischem Druck durch eine Voröffnung 85 in eine vergrößerte Kammer 86 eintreten läßt, wodurch eine Kavitationswirkung und ein teilweises Aufbrechen des soliden Stromes erreicht wird. Sodann wird die Farbe erfindungsgemäß durch eine Zumeßöffnung 87 in einer Düse (Düseneinsatz) 3 3 abgegeben und tritt mit der Umgebungsluft unter Bildung kleiner Teilchen in Wechselwirkung. Bei Verwendung leitender Farbe, wie beispielsweise auf Wasser basierender Farbe, für die das System geplant ist, müßten dann, wenn die Ladeelektrode und die zugehörige Hochspannungsschaltung nicht isoliert oder getrennt gegenüber der Farbe sind, die Farbquellen 15, 16 und das Farblieferungssystem bei hoher Spannung betrieben werden. Dies würde das System und dessen Verwendung stark komplizieren.The paint extends in a solid stream from source 15 or 16 through system 17 or 18, valve 13 and Le ^; ^ .ung 12 to the pistol 10. In the pistol, the paint is first partially atomized according to the invention by allowing the solid stream to enter an enlarged chamber 86 under hydrostatic pressure through a pre-opening 85, whereby a cavitation effect and a partial break-up of the solid stream is achieved. Then, according to the invention, the paint is dispensed through an orifice 87 in a nozzle (nozzle insert) 33 and interacts with the ambient air to form small particles. When using conductive paint, such as water-based paint, for which the system is designed, if the charging electrode and associated high voltage circuitry are not isolated or separate from the paint, the paint sources 15, 16 and the paint delivery system would have to operate at high voltage will. This would greatly complicate the system and its use.

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Nach der Theorie der vorliegenden Erfindung werden die Farbteilchen bei ihrer Bildung an der Düse 33 mit einer Polarität entgegengesetzt zu der der Elektrode 29 aufgeladen. Einige der Teilchen laufen durch die Korona 80, wo sie mit geladenen Molekülen in Wechselwirkung treten und ihre Anfangsladung wird vermindert, neutralisiert oder umgekehrt. Der auf den Gegenstand gerichtete trahl aus Farbteilchen umfaßt Teilchen mit Ladungen jeder Polarität und mit keiner Ladung. Dies hat in verbessertes Anstreichen oder .Überziehen der Gegenstände mit einer unregelmäßigen Oberfläche zar Folge, was im folgendem noch im einzelnen erläutert werden wird.According to the theory of the present invention, the color particles charged with a polarity opposite to that of the electrode 29 when it is formed at the nozzle 33. Some the particles travel through the corona 80 where they interact with charged molecules and become their initial charge diminished, neutralized or vice versa. The jet of colored particles directed at the object includes particles Charges of any polarity and with no charge. This has resulted in improved painting or coating of the objects with an irregular surface tsar result what in the following will be explained in detail.

Die durch die Leistungsversorgung 30 an die Ladeelektrode 29 angelegte Spannung reicht aus, um ein Feld zwischen der Elektrode 29 und der Düsenspitze zu erzeugen, um die positive Ladung auf den Farbteilchen zu induzieren, und um die Koronaentladung hervorzurufen, um 0 -Ionen um die Elektrodenspitze herum zu bilden. Die Spannung ist nicht so groß, daß sich ein Dogen zwischen der Elektrode und der leitenden Farbe ausbildet, die einen soliden Strom von Pistole 10 und Leitung 12 zur geerdeten Farbquelle bildet. Bei einem typischen erfindungsgemäßen Anstreichsystem 10 liegt der Endteil der Ladeelektrode 29 in einem Abstand in der Größenordnung von mindestens 10 mm (ungefähr 1/2 Zoll) gegenüber der Spitze der Düse 33 und höhenmäßig unmittelbar oberhalb des konzentrierten teilchenförmigen Farbmusters 28. Die angelegte elektrostatische Ladespannung liegt in der Größenordnung von 15 kV.The voltage applied to the charging electrode 29 by the power supply 30 is sufficient to create a field between the electrode 29 and the nozzle tip to induce the positive charge on the paint particles, and to generate the corona discharge to form O ions around the electrode tip. The tension is not so great that there is one Doge forms between the electrode and the conductive paint, which forms a solid flow from gun 10 and lead 12 to the grounded Color source forms. In a typical painting system 10 according to the invention, the end portion of the charging electrode 29 lies in FIG a distance on the order of at least 10 mm (approximately 1/2 inch) from the tip of the nozzle 33 and in height immediately above the concentrated particulate color swatch 28. The applied electrostatic charging voltage is present in the order of 15 kV.

Der zu bestreichende Gegenstand 35 ist hier als eine Länge eines geformten Rohres mit scharfkantigen Flanschen 90 sowie darin ausgebildeten Löchern 91 dargestellt. Das Rohr wird von einem Haken 36 getragen, der von einem Träger 37 einer geerdeten oben angeordneten Transportvorrichtung 38 herabhängt. Wenn der Gegenstand 35 an der Transportvorrichtung 38 durch die Beschichtungszone benachbart zur Pistole 10 transportiert wird, so ist er mit der positiven Klemme einer zweiten Hochspannungsleistungsversorgung 40 verbunden, deren negative Klemme an Erde 20 liegt.The object 35 to be coated is here as a length of a shaped tube with sharp-edged flanges 90 as well as therein formed holes 91 shown. The tube is carried by a hook 36 which is supported by a support 37 of a grounded top arranged transport device 38 hangs down. When the object 35 on the transport device 38 through the coating zone is transported adjacent to the gun 10, it is to the positive terminal of a second high voltage power supply 40 connected, the negative terminal of which is connected to earth 20.

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Der Traghaken 36 für dun Gegenstand ist gegenüber der geerdeten Transportvorrichtung 38 durch einen Isolator oder einen Widerstand 41 mit hohem Wert isoliert. Die an die ; lektrode 29 und den Gegenstand 35 angelegton Potentiale hei'en beim Aufbau eines elektrostatischen Feldes für die Abscheidung geladener Farbteilchen auf dem Gc ens tarn! mit. Ein 'i'rennisolator 4! mit einem Widerstandswert derart . daß ein Strom in der Größenordnung von 100 Mikroampere von der Uochsp.j ungsversorgung 40 aus fließt, hat sieh erf indungs'-emüß als z"i riedenstellend erwiesen und hilft bei der Verteilung der Ladung auf dem Gegenstand nach dem Uberzugsvorgang.The carrying hook 36 for dark objects is insulated from the grounded transport device 38 by an insulator or a resistor 41 with a high value. The to the; lektrode 29 and the object 35 angelegton potentials hei'en build an electrostatic field for the deposition of charged paint particles on the Gc ens tarn! with. An 'i'rennisolator 4! with a resistance value like this. That a current in the order of magnitude of 100 microamps flows from the Uochsp.jung supply 40, has proven to be essential to the invention and aids in the distribution of the charge on the object after the coating process.

Mit der oben beschriebenen Pistol.± hat sir'; ■ ι Pis:ole-:u-Gegenstand-Abstand von 0,5 m bis 2,5 m (1 1/2 bis 8 Fuß) und eine Spannung von 1OO kV für die Quelle 40 als zufriedenstellend herausgestellt. Wenn der Gegenstand die mehrfache Größe der Pistole besitzt, so ist das durch den geladenen Gegenstand erzeugte elektrostatische Feld beträchtlich gr^:r:er als das zwischen einer geladenen Pistole und dem geoiV.uix-n Gegenstand erzeugte Feld. Dies gestattet in Kombination nut den in der oben beschriebenen Weise aufgeladenen Farbteilchen das Überziehen mit bislang nicht praktikablen weiten Pistole-zu-Gegenstand-Abständen. Dies kann vereinfacht dadurch erklärt werden, daß man das elektrostatische Feld der Pistole als ein sphärisches Feld betrachtet, welches einen Radius r mit einem Abstand D gegenüber dem elektrostatischen Feld des Artikels repräsentiert durch ein sphärisches Feld mit dem Radius a besitzt. Das elektrostatische Feld E an einem Punkt in der Mitte zwischen den SpI .iren oder Kugeln des obigen Modells ist das folgende (vgl. im einzelnen "Introduction to Electromagnetic Fields and Waves" von Dale Corson und Paul Lorrain, W.H. Freeman Company, San Fransisco, 1962, S. 136-143): With the pistol described above. ± has sir '; ■ ι Pis: ole-: u-object spacing of 0.5 m to 2.5 m (1 1/2 to 8 feet) and a voltage of 100 kV for the source 40 was found to be satisfactory. If the article has multiple size of the gun, so the electrostatic field generated by the charged article is considerably ^gr: r: he field than that generated between a loaded pistol and the geoiV.uix-n Object. In combination with the paint particles charged in the manner described above, this allows coating with wide pistol-to-object distances that have not been practicable up to now. This can be explained in a simplified manner by considering the electrostatic field of the pistol as a spherical field which has a radius r with a distance D with respect to the electrostatic field of the article represented by a spherical field with the radius a. The electrostatic field E at a point midway between the spirals or spheres of the above model is as follows (see for details "Introduction to Electromagnetic Fields and Waves" by Dale Corson and Paul Lorrain, WH Freeman Company, San Francisco, 1962, pp. 136-143):

(V_gr ₊ V_pa)(V _g r ₊ V _p a)

dabei ist V die an die Kugel mit Radius r angelegte Spannungwhere V is the voltage applied to the sphere with radius r

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und V die an die Kugel mit Radius a angelegte Spannung, wobei V und V entgegengesetzte Polarität outweisen.and V is the voltage applied to the sphere of radius a, where V and V are of opposite polarity.

In dem speziellen oben beschriebenen System ist V 15 000 Volt und V 100 000 Volt. Gibt man den verbleibenden ParameternIn the particular system described above, V is 15,000 Volts and V 100,000 volts. Give the remaining parameters

P
beliebige Werte:P.
any values:

r = 25 mm (1 Z"!1)r = 25 mm (1 Z "! 1)

a = 500 mm (20 Zoll) ■a = 500 mm (20 inches) ■

D = 1,52 m (5 Fuß),D = 1.52 m (5 feet),

so ergibt b J ■ ιthen b J ■ ι results

E = 87 V/mm (2200 Volt/Zoll).E = 87 V / mm (2200 volts / inch).

Bei einem konventionellen System, wo der Gegenstand geerdet ist und eine große Spannung an die Pistole angelegt ist, ergibt sich Has elektrostatische Fold E₂ an einem Punkt mittig zwischen Pistole und Gegenstand wie folgt:In a conventional system where the object is grounded and a high voltage is applied to the gun, Has Electrostatic Fold E ₂ at a point midway between the gun and the object is as follows:

E₉ = V r;_l_₊ a-D^L - a² V' ^{2 g} D² 2 J .E ₉ = V r; _l_ ₊ aD ^ L - a ² V ' ^{2 g} D ² 2 J.

Typisi lerweise sind solche Systeme auf 100 000 Volt für die Ladung an der Pistole (V ) beschränkt. Nimmt man die gleichen Werte wie oben für die verbleibenden Parameter an, so ergibtTypisi such systems are 100,000 volts for the Load on the pistol (V) restricted. Assuming the same values as above for the remaining parameters, the result is

E₂ = 6,2 V/mm (160 V/Zoll).E ₂ = 6.2 V / mm (160 V / inch).

Die elektrostatische Feldstärke an einem Punkt mittig zwischen ' r geladenen Pistole - dem geladenen Gegenstandssystc! (E₁) ist mehr als eine Größenordnung größer als das Feld (E₉) eines Systems aus geladener Pistole - geerdetem Gegenstand, obwohl die üesairitiadungsdifferenzen (ungefähr 100 000 Volt) vergleichbar sind.The electrostatic field strength at a point midway between the loaded pistol - the loaded object system! (E ₁ ) is more than an order of magnitude larger than the field (E ₉ ) of a system of a loaded pistol - earthed object, although the air charge differences (approximately 100,000 volts) are comparable.

Eine die Erfindung verwendende Überzugsanlage ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Transportvorrichtung 38 erstreckt sichA coating system employing the invention is shown in FIGS. The transport device 38 extends

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durch eine Farbkabine 45, eine Umschließung aus geerdeten leitenden Wänden. Eine Farbpistolen-Hin-und-Her-Beweyungsvorrichtung 46 ist an der Vorderseite der Farbkabine angeordnet, die mit Ausnahme von Schutzschirmen 47 offen isL. D: ; Endwände 48, 49 sind mit öffnungen verseilen, wie bei 51 in Fig. gezeigt, durch welche die von der Transportvorrichtung 38 getragenen Gegenstände laufen. Die Rückwand der Farbkabine umfaßt ein Gebläse 53, welches Luft durch einen Ablaß 54 ausbläst. Die llin-und-Her-Bewegungsvorrichtung 4 6 wird auf Schienen 56 getragen, und zwar für eine Bewegung zur Transportvorrichtung 38 hin und von dieser weg. Der Ilin-und-Her-Bewegungsvorrichtungsquerarm 57 besitzt darauf angeordnet ein Paar von Spritz- oder Sprühpistolen 58, 59. Jede kann in der in den Fig. 1, 5 und 6 dargestellten Form ausgebildet .;ein.by a paint booth 45, an enclosure of grounded conductive walls. A paint gun to-and-fro detection device 46 is located at the front of the paint booth, which is open with the exception of protective screens 47. D:; End walls 48, 49 are stranded with openings, as shown at 51 in FIG. 1, through which the objects carried by the transport device 38 run. The rear wall of the paint booth includes a fan 53 which blows air out through an outlet 54. The in-and-out mover 46 is supported on rails 56 for movement toward and away from the transport 38. The lin-and-fro mover cross arm 57 has a pair of spray guns 58, 59 disposed thereon. Each may be formed in the form shown in Figures 1, 5 and 6.

Am Eingang zur Farbkabine (vgl. Fig. 3) sind fotoelektrische Detektoren 62, 63, 64 auf Pfosten befestigt. Lichtstrahlen 62', 63', 64' erstrecken sich über die ölfnung 51 hinweg, um das Vorhandensein und die vertikale Höhe von Gegenständen festzustellen, die von der Transportvorrichtung getragen werden. Eine nicht gezeigte Steuerung betätigt die Hin-und-H*r-Bewegungsvorrichtung 16 und die Farbpistole 58, 59 entsprechend dem Vorhandensein und der Größe der zu bestreichenden Gegenstände. Die fotoelektrischen Sensoren (Detektoren) können eine Lichtquelle auf einer Seite der Eintrittsöffnung 51 und eine Fotozelle auf der anderen aufweisen; oder aber die Lichtquelle und die Fotozelle können auf einer Seite kombiniert sein, während ein Spiegel auf der anderen Seite angeordnet ist, um so ein retroreflektives System zu bilden.Photoelectric detectors 62, 63, 64 are attached to posts at the entrance to the paint booth (see FIG. 3). Light rays 62 ', 63 ', 64' extend over the opening 51 to the Determine the presence and vertical height of objects carried by the transport device. A controller, not shown, operates the reciprocating motion device 16 and the paint gun 58, 59 according to the presence and size of the objects to be painted. The photoelectric sensors (detectors) can have a light source on one side of the entrance opening 51 and a Have photocell on the other; or the light source and the photocell can be combined on one side while a mirror is arranged on the other side so as to form a retroreflective system.

Wenn der zu überziehende Gegenstand in die Farbkabine eintritt, so werden einer oder mehrere Lichtstrahlen unterbrochen. Nach einer Zeitverzögerung, die eine Funktion der Geschwindigkeit der Transportvorrichtung, des Abstandes zwischen den fotoclektrischen Detektoren und der Hin-und-Her-Bewegungsvorrichtung 46 ist, wird die Betätigung der Hin-und-Her-Bewegungsvorrichtung eingeleitet. Querarm 57 und Pistolen 58, 59 werden durchWhen the object to be coated enters the paint booth, one or more light beams are interrupted. To a time delay which is a function of the speed of the transport device, the distance between the photoelectric Detectors and the reciprocating device 46 is, the actuation of the reciprocating device initiated. Cross arm 57 and guns 58, 59 are through

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einen Zyklus von einer Ruhestellung am Boden des Hin-und-Her-Bewegungsvorrichtungslaufs nach oben bewegt und dann wiederum zurück nach unten. Während dieser Bewegung werden (nicht gezeigte) Farbströmungssteuerventile in Pistolen 58, 59 ausgelöst, und zwar entsprechend der Vertikalausdehnung der zu bestreichenden Gegenstände, wi dies Hirch die Sensoren, beispielsweise durch Fotozellen 6J, 64 festgestellt wurd-.one cycle from a rest position at the bottom of the reciprocator run moved up and then back down again. During this movement will be Paint flow control valves (not shown) in guns 58, 59 triggered according to vertical extent the objects to be coated, like Hirch the sensors, for example by photocells 6J, 64 was detected-.

Die durch die Transportvorrichtungen durch die Farbkabine 4 5 geführten Gegenstunde werden bei ihrer Bewegung durch die Überzugszone benachbart zu den Pistolen 58, 59 dut :h eine geeignete Vorrichtung verdreht.The counter hours guided by the transport devices through the paint booth 4 5 become as they move through the coating zone adjacent to the pistols 58, 59 dut: h a suitable one Device twisted.

Wie man am besten j. ι Fig. 4 erkennt, bewegen sich mit Rädern versehene Träger 66 längs der Transportvorrichtung 38. Ein Drehgelenk 67 hängt von jedem der Träger herab und besitzt eine kreisförmige Scheibe 68, die mit einem Antrieb 69 in Eingriff steht, um die zu überziehenden Gegenstände zu verdrehen. I jin Gelenk 67 hängt ein Isolator oder ein Belastungswiderstand 41 herab. Die Isolatoren 41 tragen im ganzen kreisförmige Gestelle 70 und besitzen einen Umfangsrand, an dem die Gegenstands-Traghaken 71 hängen. Die unteren Enden der Haken 71 sind zur Aufnahme und Halterung der zu bestreichenden Gegenstände ausgebildet, wobei die Gegenstände hier in der Fonn von Rohren 35 dargestellt sind, von denen ein Endflansch mit dem Haken in Eingriff steht. Wenn die Längen der Rohre 35a relativ kurz sind, so hängt ein zweites Gestell 70' unterhalb des oberen Gestells, um zwei Sätze von Gegenständen an einem einzigen Träger 66 zu transportieren.How best to j. ι Fig. 4 recognizes move with wheels provided supports 66 along the transport device 38. A pivot joint 67 depends from each of the supports and has a circular disc 68 which is engaged with a drive 69 to rotate the objects to be coated. I jin joint 67 hangs an insulator or a load resistor 41 down. The insulators 41 support generally circular frames 70 and have a peripheral edge on which the article support hooks 71 hanging. The lower ends of the hooks 71 are for receiving and holding the objects to be coated formed, the objects are shown here in the form of tubes 35, one of which is an end flange with the Hook is engaged. When the lengths of the tubes 35a are relatively short, a second rack 70 'hangs below the upper one Rack to carry two sets of items on a single carrier 66.

Ein Leiter 72 steht mit Hochspannungsquelle 40 in Verbindung und wird ,rfindungsgemäß vom Gestelltragglied 7 3 berührt, wenn der Träger 66 sich durch die Kabine 45 bewegt.A conductor 72 is connected to the high voltage source 40 and is, according to the invention, touched by the frame support member 7 3 when the carrier 66 moves through the car 45.

Eine bevorzugte Ausbildung der Geometrie der hydrostatischen Pistole ist in den Fig. 5, 6 und 7 angegeben. Die hydrostatische Farbpistole 10, bevorzugt zum Überziehen der in den Fig. 1 undA preferred design of the geometry of the hydrostatic Gun is indicated in FIGS. 5, 6 and 7. The hydrostatic paint gun 10, preferably for covering the ones shown in FIGS. 1 and

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4 gezeigten Rohre, besitzt eine innere Vor-Zumeßöffnung 35 mit einer kreisförmigen Öffnung von 0,33 mm (0,013 Zoll). Die Düse 33 besitzt eine ovale Öffnung mit einer kreisförmigen Äquivalentgröße von 0,28 mm (0,011 Zoll}. Die Hauptachse der Düsenötfnung verläuft horizontal. Die Farbtoilchcn bilden erfindungsgemäß einen Fächer mit einem V -ti !winkel in der Größenordnung von 10° und einem Horizontalwinkel in der Größenordnung von l'J . Das Farbmuster π ' t einem Abstand ν j η 0,4 m (16 Zoll) gegenüber der Düse 33 i^t annäherrc 50 mm (2 Zoll) hoch und 250 bis 300 mm (10-12 Zoll) br it.4, has an internal pre-orifice 35 with a 0.33 mm (0.013 inch) circular opening. The nozzle 33 has an oval opening with a circular equivalent size of 0.28 mm (0.011 inch). The major axis of the nozzle opening is horizontal of the order of l'J . The color pattern π 't a distance ν j η 0.4 m (16 inches) opposite the nozzle 33 i ^ t approximately 50 mm (2 inches) high and 250 to 300 mm (10-12 Inch) br it.

Dio Elektrode 29 besteht aus einem 0,74 m:u (0,02¹J Zoll) uraht und erstreckt sich nach vorne gegenüber der Stirnfläche der Pistole um einen Abstand in der C jßenordnung von 12 bis 25 mm (0,5-1,0 Zoll). Die Spitze der Elektrode ist gegenüber der konzentrierten Farbteilchenzone um weniger als 12 nun (0,5 Zoll) angeordnet.Dio electrode 29 consists of a 0.74 m: u ⁽¹ J 0.02 inches) uraht and extends forwardly of the front face of the gun by a distance in the C jßenordnung 12-25 mm (0.5-1, 0 inches). The tip of the electrode is less than 12 inches (0.5 inches) from the concentrated area of paint particles.

Geeignete Spannungen sind 15 kV neu ttiv an der Farbladeelektrode, 1OO kV positiv an den zu überziclicnden Oinjenständen, und zwar mit einem minimalen Pistole-zu-Ceg ustund-Abstand in der Größenordnung von 0,4 m (16 Zoll).Suitable voltages are 15 kV new at the color charging electrode, 100 kV positive at the oinities to be determined, and with a minimal pistol-to-ceg ustund spacing in the On the order of 0.4 m (16 inches).

Bei der Anlage zum Überziehen von Rohren mit daran befestigten Flanschen sind zwei Pistolen am Hin-und-Her-Bewegungsarm angeordnet, und zwar mit einem Abstand von 1 ,8 in (G Fuß). (Zusätzliche Pistolen könnten dort verwendet werden, wo die zu bestreichenden Gegenstände mehr Farbe erforderlich machen). Das Transportvorrichtungsgestell bewegt sich durch die Farbkabine auf einer Höhe in der Größenordnung von 4 in (14 Fuß) oberhalb des Fußbodens hindurch.. Der Haken hängt von dem Gestell um etwas mehr als 0,3 m (1 Fuß) herab, und die Rohre sind ungefähr 2 iv (6 Fuß) lang, so daß sie gegenüber dem Fußboden e ■■ . ^n Abstand von ungefähr 0,6 m (2 Fuß) besitzen. Die Gestelle besitzen einen Durchmesser von 0,6 m (2 Fuß) und sind mit .ihren Mittelpunkten um 1 m (3 Fuß) voneinander angeordnet, was einen hinreichend Abstand zwischen diesen Gestellen gestattet, um unregelmäßiIn the pipe encasing system with flanges attached, two guns are located on the reciprocating motion arm, 1.8 in (G feet) apart. (Additional guns could be used where the items being painted require more paint). The truck rack moves through the paint booth at a height on the order of 4 in (14 feet) above the floor. The hook hangs from the rack a little more than 0.3 m (1 foot) and the pipes are about 2 iv (6 feet) long so that they are opposite the floor e ■■. ^ n About 0.6 m (2 feet) apart. The racks are 0.6 m (2 feet) in diameter and are centered 1 m (3 feet) apart, allowing sufficient spacing between these racks to prevent irregularities

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Formen der Rohre, von denen sich Teile nach außen gegenüber dem Gestellumfang erstrecken,unterzubringen. Die Gestell- verdrehen sich um 360 bei einem Transportvoirjehtungslauf von 1 Fuß.Shapes of the tubes, parts of which are facing outwards the frame circumference extend to accommodate. Twist the frame by 360 with a transport guarantee run of 1 foot.

Bei einem typischen Betriebsvorgang bewegt sich die Transportvorrichtung mit 0,6 m (2 Fuß) pro Mir 'te, und die Hi n-um'-Her-Bewegungsvorrichtung durchläuft mehrere Zyklen der Auf-in d-Ab-Hewegung, wenn sich jeder Gegenstand-in der Überzugszone der beiden Pistolen befindet.In a typical operation, the transport device moves at 0.6 m (2 feet) per mir 'te, and the Hi n-um'-her mover goes through several cycles of up-in-d-down movement, when every object is in the coating zone of the two guns.

Das beschriebene System zeigte ungewöhnlich jute Ergebnisse insofern, als sich ein vollständiger und gleichmäßiger Überzug beim überziehen von G^jenständen ergab, die nine unregelmäßige Oberfläche, wie Ausnehmungen und scharfe Kanten, besitzet·, und zwar ergaben sich diese vorteilha ten Eigenschaften Jxji oinem großen Abstand zwischen Pistole und Gegenstand. Unregelmäßige Oberflächen sind schwer durch die bekannten elektrostatischen Systeme selbst bei dichtem Abstand zu überziehen, da die geladenen Teilchen die Tendenz zeigen, sich vor dem Eintreten in eine Ausnehmung abzuscheiden, wobei scharfe Kanten stark überzogen werden, während die benachbarten Oberflächen zu wenig Farbe erhalten. The described system showed unusual jute results in that a complete and even coating the cover of G ^ revealed jenständen, the nine irregular surface such recesses and sharp edges, may possess ·, and that these vorteilha th properties Jxji were oinem large distance between the pistol and the object. Irregular surfaces are difficult to coat by the known electrostatic systems even with close spacing, since the charged particles show the tendency to deposit before entering a recess, with sharp edges being heavily coated while the adjacent surfaces receive too little color.

Entsprechend der Theorie der Erfinder prägt die getrennt aufgebaute Elektrode-Pistole beim Betrieb in der beschriebenen Weise Ladungen unterschiedlicher Polarität und Stärke den Farbteilchen auf. Diese Unterschiedlichkeit der Teilchenladung zusammen mit dem elektrischen Feld des großen geladenen Gegenstandes verbessert das Überziehen von unregelmäßigen Oberflächen.According to the theory of the inventors, the separately constructed one shapes When operating in the manner described, electrode-gun charges of different polarity and strengths the color particles on. This dissimilarity of the particle charge improves together with the electric field of the large charged object the coating of irregular surfaces.

Die Bedingungen des elektrischen Feldes in der Pistole werden als erstes betrachtet, und zwar unter Annahme der bereits beschriebenen Systemparameter. Die Elektrode 29 besitzt eine negative Ladung von 15 kV und ein elektrisches Feld 32 erstreckt sich von der Elektrode zur Düse 33 und dem geerdeten Strom aus leitender Farbe. Das Feld 32 induziert eine positive Oberfläch«_n-The conditions of the electric field in the pistol will be considered first, assuming the system parameters already described. The electrode 29 has a negative one Charge of 15 kV and an electric field 32 extends from the electrode to the nozzle 33 and the grounded current conductive paint. The field 32 induces a positive surface «_n-

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ladung auf der Farbe an der Düse. Obwohl dip auf Wasser basierende Farbe einen niedrigen Widerstandswert besitzt, wird der Farbstrom teilweise beim Hindurchpressen du ι oh die Vor-Zumeßöf fnung 85 zerlegt, und es gibt einen hinreichenden Widerstand von Düse zu Erde derart, daß die Oberflächenladuno nicht durch Leitung verteilt wird. Demgemäß besitzen die von der Düse 33 abgegebenen Farbteilchen eine induzierte positive Ladung, die relativ gleichförmig ist. Wenn die Farbe inen hinreicht iden Widerstand besitzt, so ist die Vor-Zumeßöffnung nicht erforderlich, um die Teilchenauf1 dung zu erreichen, obwohl sie verwendet werden kann, um die Gleichförmigkeit der Teilchengröße zu verbessern und somit die Qualität des fertigen Überzugs auf dem zu überziehenden Gegenstand. Wenn die Farbe ein nicht leitendes Lösungsmittel enthält, so ist eine Erdverbindung zum Farbstrom erforderlich. Es ist dann erfindungsgemäß eine geerdete Sonde 88 vorgesehen, die sich in den Farbstrom in Kammer 86, zwischen Vor-Zumeßöffnung 85 und Düse 33, beispielsweise hineinerstreckt.charge on the paint on the nozzle. Though dip based on water Paint has a low resistance value, the paint flow is partially when pressed through you ι oh the Vor-Zumeßöf opening 85 disassembled, and there is sufficient resistance from nozzle to earth in such a way that the surface charge does not distributed by line. Accordingly, they have from the nozzle 33 emitted color particles have an induced positive charge that is relatively uniform. If the color is sufficient in oneself Resistance, the pre-metering opening is not required, to achieve particle build-up, although it can be used to improve particle size uniformity to improve and thus the quality of the finished coating on the object to be coated. If the color is a contains non-conductive solvents, an earth connection to the paint flow is required. It is then according to the invention a grounded probe 88 is provided, which is in the paint flow in chamber 86, between pre-metering opening 85 and nozzle 33, for example extends into it.

Die erfindungsgemäß zugespitzte Spitze 34 der Elektrode 29 erzeugt eine Quelle für eine Koronaentladung. Die von der Spitze abgegebenen Elektronen ionisieren die umgebe Ie Atmosphäre zur Bildung einer dichten Population negativ geladener Sauerstoffmoleküle (O₂) in einer Zone 80. Andere Bestandteile der LufL sind dor Ionisation weniger zugänglich als Sauerstoff, und es wird nicht angenommen, daß sie bei der Teilchenladewirkung signifikant sind. Die θΓ-Ionen pflanzen sich im allgemeinen nach außen von der Spitze 34 aus fort und werden zur positiv geladenen Düse hin vorgespannt, so daß die Zone 80 um die Spitze herum nicht kugelförmig verläuft. Die Dichte der Ionen ist an der Elektrodenspitze am größten und verringert sich mit sich erhöhendem Abstand demgegenüber.The tip 34 of the electrode 29, which is pointed according to the invention, generates a source for a corona discharge. The electrons given off by the tip ionize the surrounding atmosphere to form a dense population of negatively charged oxygen molecules (O ₂ ) in zone 80. Other constituents of the air are less amenable to ionization than oxygen, and are not believed to occur in the Particle loading effects are significant. The θΓ ions generally propagate outwardly from the tip 34 and are biased toward the positively charged nozzle so that the zone 80 is not spherical around the tip. The density of the ions is greatest at the electrode tip and decreases as the distance increases.

Die Farbteilchen haben bei ihrer Abgabe von der Zumeßöffnung 87 eine durch das Feld 32 induzierte positive Netto-Oberflächenladung. Die Größe der positiven Ladung auf den Teilchen istThe paint particles have when they are dispensed from the orifice 87 a net positive surface charge induced by field 32. The size of the positive charge on the particle is

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durch die Stärke des Feldes 32 bestimmt, wobei diese Stärke eine Funktion der Elektrodenladung, des Abstandes und der Leitfähigkeit de Medi ums zwischen Elektrode und der Spitze der Düse J3 und der Leitfähigkeit der Farbe zwischen der Spitze der Düse 33 und Erde ist.determined by the strength of the field 32, this strength being a function of the electrode charge, the distance and the Conductivity of the medium between the electrode and the tip of nozzle J3 and the conductivity of the paint between the Tip of nozzle 33 and earth is.

Nachdem die Teilchen mit einer induzierten positiven Ladung von der Düsenspitze atomisiert sind, werden sie mechanisch durch den hohen Druck des Farbstromes auf den Gegenstand 35 hingelenkt. Mit der ovalen öffnung der Düse 33 bilden die Teilchen ein im ganzen flaches fächerförmiges Muster 28. Wie in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt, laufen die Teilchen in der Mitte des Sprühmusters durch den Teil der Zone 80, der eine relativ hohe Dichte an 0~-lonen enthält. Die Unionen werden von den positiv geladenen Teilchen angezogen und sind beim Zusammentreffen bestrebt, die positive Oberflächenladung zu neutralisieren. Wenn zusätzliche 0₂-lonen mit dem Teilchen kollidieren, so wird die anfängliche Positionspolarität einiger Teilchen umgekehrt, und diese Teilchen führen dann eine negative Netto-Ladung, wenn sie zum Gegenstand hin weiterlaufen.After the particles with an induced positive charge have been atomized by the nozzle tip, they are mechanically directed towards the object 35 by the high pressure of the paint stream. With the oval opening of the nozzle 33, the particles form a generally flat fan-shaped pattern 28. As shown in FIGS. 5, 6 and 7, the particles run in the center of the spray pattern through the part of the zone 80 which has a relatively high density of 0 ~ ions. The unions are attracted by the positively charged particles and when they meet they strive to neutralize the positive surface charge. When additional _{O 2} ions collide with the particle, the initial positional polarity of some particles is reversed, and these particles then carry a net negative charge as they continue towards the object.

Andere von der Düse abgegebene Teilchen werden mit seitlichem Abstand gegenüber der Mitte des Sprühmusters mit Abstand angeordnet und laufen durch einen Teil der Zone 80," die weniger 0 Ionen enthält. Wenn weniger Ionen zum Darananhaften verfügbar sind, so werden weniger negativ geladene Teilchen und ein höherer Anteil neutraler Teilchen (oder schwach geladener Teilchen) erzeugt. Obwohl neutrale Teilchen keine Netto-Oberflächenladung aufweisen, können sie ein signifikantes Dipol-Moment besitzen und werden polarisiert durch und angezogen von einem geladenen Gegenstand jeder Polarität. Farbe mit niedriger Leitfähigkeit, beispielsweise Kohlenwasserstoff- oder entionisiertes Wasser-Lösungsmittel, ist einer Polarisationsabscheidung zugänglicher als leitende Farbe.Other particles discharged from the nozzle will be with lateral Spaced away from the center of the spray pattern and run through part of zone 80, "the fewer 0 ions." contains. When fewer ions are available to adhere to less negatively charged particles and a higher proportion of neutral particles (or weakly charged particles) generated. Although neutral particles do not have a net surface charge, they can have a significant dipole moment and are polarized by and attracted to a charged object of either polarity. Low conductivity paint, for example hydrocarbon or deionized water solvents, is more amenable to polarization deposition than conductive paint.

Die verbleibenden Teilchen werden von der Düse auf den Gegenstand derart gelenkt, daß sie nicht durch die ionisierte ZoneThe remaining particles are directed from the nozzle onto the article so that they do not pass through the ionized zone

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laufen. Insbesondere Tröpfchen in dem seitlich äußeren Teil des fächerförmigen Sprühmusters 23 weiden am wenigsten durch die O^-Ionen beeinflußt und behalten ihre anfangs induzierte [jositive Ladung.to run. In particular, droplets in the laterally outer part of the fan-shaped spray pattern 23 graze the least the O ^ ions are influenced and retain their initially induced [positive charge.

Die Farbteilchen haben bei ihrer Annäherung an den Gegenstand 35 unterschiedliche Zustände der Ladung und Polarität. Teilchen im Mittelteil der Zone 28 haben die Tendenz, am stärksten negativ aufgeladen sind, während diejenigen in den seitlichen äußeren Teilen der Zone bestrebt sind, die größte Menge an positiver Ladung beizubehalten. Teilchen zwischen der Mitte und dem äußeren Teil befinden sich auf irgendwelchen Zwischenl.i iungszuständen. When approaching the object 35, the colored particles have different states of charge and polarity. Particle in the central part of zone 28 have the tendency to be most negatively charged, while those in the lateral outer ones Parts of the zone strive to retain the greatest amount of positive charge. Particles between the middle and the outer Part are in some intermediate state.

Die Umkehr der Polarität an Ter Elektrode und dem Gegenstand ergibt ähnliche Ergebnisse, da die Ladungsniech.inismen Teilchen mit anfänglich negativ induzierter Ladung erzeugen, die darauffolgend durch O₂~lonen bombardiert werden. Tn jedem Fall werden drei Arten von geladenen Teilchen auf einen geladenen Gegenstand hin gerichtet. Da ferner die Ladungen auf den Teilchen keine große Größenordnung besitzen und mehrere Arten von Teilchen entweder durcM eine positive oder eine negative Xuiduug auf dor Elektrode erzeugt werden, ist die Polarität weder an der Elektrode noch am Gegenstand kritisch. Es wurde festgestellt, daß Gegenstände mit Abständen bis zu 2,5 m (8 Fuß) mit irgeneiner Kombination von Polaritäten elektrostatisch überzogen werden können, und zwar einschließlich gleicher Polarität auf sowohl Elektrode als auch Gegenstand.The reversal of the polarity at the electrode and the object gives similar results, since the charge olfactory mechanisms _{produce particles with an initially negative induced charge, which are then bombarded by O 2 ions.} In each case, three kinds of charged particles are directed towards a charged object. Furthermore, since the charges on the particles are not of a large order of magnitude and several kinds of particles are generated by either a positive or a negative Xuiduug on the electrode, the polarity is not critical on either the electrode or the object. It has been found that objects up to 2.5 m (8 feet) apart can be electrostatically coated with any combination of polarities, including the same polarity on both the electrode and the object.

Da die Farbe auf den geladenen Gegenstand hin von einer Pistole befestigt auf einer Hin-und-Her-Bewegungsvorrichtung gerichtet wird, werden alle Arten geladener Teilchen jedem Punkt auf dem Gegenstand zu irgendeiner Zeit während des Anstreichzyklus präsentiert. Der Stand der Technik lehrt, daß normalerweise Teilchen mit entgegengesetzter Ladung bezüglich des Gegenstandes eine Umschlingung und Abscheidung zeigen, aber nicht in Ausnehmungen eindringen, und zwar infolge der hohen Anziehung der hoch geladenen Kanten solcher Ausnehmungen. Neutrale TeilchenAs the paint is directed towards the loaded object from a gun attached to a reciprocating device all types of charged particles are presented to each point on the object at any time during the painting cycle. The prior art teaches that normally particles are of opposite charge with respect to the object show a wrapping and separation, but not penetrate into recesses, due to the high attraction of the highly charged edges of such recesses. Neutral particles

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zeigen ein besseres Eindringvermögen von Zonen mit Ausnehmungen, und zwar mit annehmbaren Umschlingungseigenschaften.show better penetration of recessed zones with acceptable wrap properties.

Teilchen mit der gleichen Polarität wie der Gegenstand werden bei der Annäherung an die Gegenstandsoberfläche verlangsamt, und zwar infolge der Wechselwirkung der entsprechenden gleichen Ladungen. Da jedoch die Teilchenladung verhältnismäßig schwach bezüglich der Gegenstandsladung ist, reicht das Moment des Teilchens, insbesondere bei hydrostatisch zerstäubten Teilchen, im allgemeinen aus, um der Abstoßung zu widerstehen, wenn das Teilchen einmal auf den Gegenstand hin gerichtet ist. Es wurde festgestellt, daß diese Teilchenart resistent gegenüber der Abscheidung auf einer hoch geladenen, eine Ausnehmung umgebenden Kante ist und normalerweise die Ausnehmung in einem viel größeren Ausmaß durchdringt als entgegengesetzt geladene oder neutrale Teilchen.Particles with the same polarity as the object are slowed down as they approach the object surface, as a result of the interaction of the corresponding equal charges. However, since the particle charge is relatively weak with respect to the object charge, the moment of the particle is sufficient, especially in the case of hydrostatically atomized particles, generally enough to resist repulsion once the particle is directed towards the object. It was found that this type of particle is resistant to deposition on a highly charged, surrounding a recess Edge and usually penetrates the recess to a much greater extent than oppositely charged or neutral ones Particle.

Änderungen der Düse und der Elektrodengeometrie, die mehrere Arten von Teilchen erzeugen, sind möglich. Beispielsweise erzeugt auch eine abgerundete oder kugelförmige Elektrode eine Koronaentladung, wenn eine geeignete Spitze oder eine scharfe Kante an der Düse vorgesehen ist. Gleichfalls können gemäß der Erfindung Mehrfachelektroden mit Abstand gegenüber der Düse und voneinander angeordnet sein, um mehrfach ionisierte Zonen vorzusehen, um Mehrfacharten geladener Teilchen zu erzeugen.Changes to the nozzle and electrode geometry that produce multiple types of particles are possible. For example, generated also a rounded or spherical electrode will have a corona discharge if a suitable tip or a sharp one Edge is provided on the nozzle. Likewise, multiple electrodes can be spaced from the nozzle and according to the invention be arranged from each other to provide multiple ionized zones to generate multiple types of charged particles.

Wenn einmal ein Teilchen durch O₂-Ionen-Bombardement aufgeladen ist, so wird angenommen, daß die Polaritätsumkehr durch darauffolgende Ionen-Bombardierung, wie sie beispielsweise im Bereich einer Spitze oder einer scharfen Kante auf dem geladenen Gegenstand auftritt, verhindert wird durch die Unfähigkeit des Teilchens, zusätzliche Anhaftungen aufzunehmen. In jedem Falle wird durch das erfindungsgemäße System sowie Verfahren eine effiziente und vollständige Überziehung eines geladenen Gegenstandes mit unregelmäßiger Oberfläche erreicht, und es wird angenommen, daß das Vorhandensein unterschiedlich aufgeladener Teilchen ein Haupt-Once a particle _{is charged by O 2} ion bombardment, it is believed that the polarity reversal by subsequent ion bombardment, such as occurs in the area of a point or a sharp edge on the charged object, is prevented by the inability of the Particle to take up additional attachments. In any case, an efficient and complete coating of a charged object with an irregular surface is achieved by the system and method according to the invention, and it is assumed that the presence of differently charged particles is a major factor.

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faktor bei der Erreichung dieses Ergebnisses ist.factor in achieving this result is.

Es wurde ferner beobachtet, daß mit einer getrennt angeordneten Elektrode aufgeladene Teilchen weniger geneigt sind, vor Erreichung des Gegenstandes auszutrocknen, als dies für Teilchen in einem nicht elektrostatischen System der Fall ist. Es wird angenommen, daß die Anhaftung von O^rlone^{11 an} der Teilchenoberfläche der Grund für die Verhinderung der Verdampfung des Lösungsmittels ist. Da der Oberfläche'nladungszustand eine Funktion des Teilchenverdampfumjszustandes ist, wird ein zweiter Vorteil dadurch erreicht, daß das Teilchen somit in der Lage ist, eine gegebene Oberflächenladung für eine längere Zeitperiode aufrechtzuerhalten.It has also been observed that particles charged with a separately placed electrode are less likely to dry out before reaching the object than is the case for particles in a non-electrostatic system. It is believed that the adherence of O ^ rlone ^{11 to} the particle surface is the reason for preventing the evaporation of the solvent. Since the surface charge state is a function of the particle evaporation state, a second advantage is achieved in that the particle is thus able to maintain a given surface charge for a longer period of time.

Mit der vorliegenden Erfindung können große unregelmäßige Gegenstände, wie beispielsweise Motoren oder große Traktoren, automatisch elektrostatisch in wirtschaftlicher Weise mit einem Farbüberzug versehen, d.h. angestrichen werden.With the present invention, large irregular objects, such as engines or large tractors, automatically electrostatically in an economical manner with a paint coating provided, i.e. painted.

Nichtleitende Gegenstände werden in zufriedenstellender Weise elektrostatisch in einem System unter Verwendung leitender Farbe überzogen, wobei der Gegenstand geladen ist. Ein geladener nicht leitender Gegenstand wirkt als Spannungsteiler, und es herrscht ein signifikantes elektrisches Feld, wenn der Gegenstand nicht dicht zu einer geerdeten Oberfläche sich befindet. Das elektrische Feld reicht aus, um einige Farbe abzuscheiden, die als eine leitende Oberfläche auf dem Nichtleiter dient, worauf das Feld schnell in seiner Stärke ansteigt, bis es mit dem Feld um einen leitenden Gegenstand herum vergleichbar ist. Dies eliminiert die Notwendigkeit für Vorbehandlungen vor dem überziehen, d.h. Vorbehandlungen, wie sie oftmals beim Überziehen von Nichtleitern verwendet werden.Nonconductive articles satisfactorily become electrostatic in a system using conductive paint covered with the item charged. A charged non-conductive object acts as a voltage divider, and it prevails a significant electric field when the object is not close to a grounded surface. The electric Field is sufficient to deposit some paint, which serves as a conductive surface on the dielectric, on which the Field increases rapidly in strength until it is comparable to the field around a conductive object. This eliminated the need for pre-treatment, i.e. pre-treatment, as is often the case with coating used by non-conductors.

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Le e rs e i t eRead more

Claims

J System for electrostatically coating an object with paint using a paint source, means for atomizing the paint and means for supplying the paint from the source to the atomizing means, characterized by devices (20) for generating an electrical reference potential,

Devices (36) for holding an object to be coated (35), these devices (36) electrically isolating the object (35) from the reference potential, a charging electrode (29) arranged at a distance from the stream (28) and having an end part adjacent to the atomizing device,

a first source (30) of a direct voltage potential with respect to the electrical reference quantity (20) and connected to the Charging electrode (29) to impress an initial electrical charge of one polarity on the paint on the atomizing device (10), and to provide an ionization zone (80) through which a portion of the paint particles pass with the charge on some of these particles are reduced in polarity or reversed,

and a second DC voltage potential source (40) with respect to the electrical reference variable (20) connected to the object (35) to generate a deposition field which attracts the electrically charged paint particles to the object (35).

2. System according to claim 1, characterized by means to mechanically hurling particulate paint towards the charged object (35).

3. System according to claim 1, characterized in that the first direct voltage potential is of the order of 15 kV lies.

4. System according to claims 1 to 3, characterized in that there is a water-based in the color source (15, 16)

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rende conductive paint is located, wherein the color source is electrically connected to the reference potential.

5. System according to one or more of claims 1 to 4, characterized by devices (86) for generating a Minimum resistance due to the color between the source (15, 16) and the atomizing means (10) for preventing the initial electrical charge from dissipating on the paint.

6. System according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the atomizing devices (10) provide a hydrostatic atomization of the paint by delivery under pressure through a nozzle (33), the paint in a solid stream (28) is supplied from the source (15, 16) to the atomizing means (10) and a pre-orifice (85) in the Paint flow (28) is provided in front of the nozzle, and wherein the electrical resistance of the paint flow between the nozzle (33) and the source (15, 16) is increased.

7. System according to one or more of the preceding claims, in particular according to claim 1, for covering with a non-conductive paint and with devices (88) that provide an electrical connection from the reference potential device to it the adjacent atomizing devices.

8. System according to one or more of the preceding claims, in particular according to claim 2, characterized in that that the atomizing devices effect a hydrostatic atomization of the paint, which under pressure through a nozzle (33) is delivered.

9. System according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the first and second DC voltage potential source have different polarity.

10. System according to one or more of the preceding claims, in particular according to claim 1, characterized in that

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that the first and second DC voltage potential sources have the same polarity.

11. System according to one or more of the preceding claims, in particular according to claim 1, characterized in that a load resistor (41) between the object (35) and the reference potential (40).

12. System according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the first DC voltage potential on the order of 15 kV, the second direct voltage potential is on the order of 100 kV, and that the minimum distance is on the order of 16 inches between the atomizers (10) and the article.

13. System according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the atomizing device causes hydrostatic atomization of the paint and has an elongated opening (87) through which paint is released to form a generally flatly extending fan of particulate paint (28), and wherein the charging electrode has an end portion less than 1/2 inch from the fan of particulate paint and wherein the first DC voltage potential is of the order of 15 kV.

14. System according to claim 13, characterized in that the minimum distance between the article (35) and the atomizing device (10) is on the order of 16 inches is, and that the second DC voltage potential source has a magnitude of 100 kV.

15. System according to claim 1, characterized by a conductive enclosure (45), which the article (35) and the paint atomization device (10) and is connected to the reference potential 20 in an electrically conductive manner.

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16. System according to claim 15, characterized in that the atomizing device effects the hydrostatic atomization of the paint and has an elongated opening (87) through which paint is dispensed, building up the concentrated zone of tabular paint (28) in one generally flat extending fan, and wherein the charging electrode (29) has an end portion which is spaced less than 1/2 inch from the concentrated zone of particulate paint, and wherein the first DC potential I is on the order of 15 kV , the minimum distance between the article and the sputtering device is on the order of 16 inches, and the second DC potential source is on the order of 100 kV.

17. System according to one or more of claims 1 to 16, characterized by devices (69) for rotating the Object". ; to expose its multiple surfaces to the atomizing devices.

18. System for the electrostatic coating of an object with a water-based conductive paint, in particular according to one or more of claims 1 to 17, characterized by means (20) for producing an electrical Ground reference potential,

a grounded transport device (38) arranged above, a hanging device (67), which supports an object to be coated (35) on the transport device and comprises an insulator (4 1), which the object with respect to earth reference potential electrically isolated, and wherein the transport device moves the object through a coating zone, a source (15, 16) for conductive water-based paint on said earth reference potential,

a hydrostatic paint atomizer (10) having an elongated orifice (87) through which paint is dispensed which is made up of a fan extending flat on the whole

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particulate paint (28) emits, and wherein the paint particles are directed towards an object which depends from the transport device ¹ ,

Means (i ~, 13) for supplying paint from the source to the atomizing device,

a charging electrode (29), electrically isolated from the Stream of paint and with one end portion adjacent but outside the fan of particulate paint, a first DC voltage charging potential source with respect to ground, connected to the charging electrode (29), to an electrical charge impressing the color particles and a second DC voltage potential source (40) with respect to earth connected to the object (35) for generating a deposition field, which the electrically charged color particles to Object (35) attracts.

19. The system of claim 18, characterized by a grounded conductive enclosure (45) which substantially the The object and the hydrostatic atomizing device in the coating zone.

20. System according to claim 19, characterized by 1. (46) for reciprocating the hydrostatic atomizing device vertically in a plane generally parallel to the path of movement of the object on the transport device and according to the presence and the vertical dimension of the object in the overburden zone

21. System according to claim 20, characterized in that the enclosure has an inlet (51) through which the transport device moves the objects to be coated, and wherein further an object sensor (62, 63, G4) adjacent to the Input is present and means responsive to the probe to the hydrostatic atomizing device and the reciprocating device to operate.

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22. System according to claim 18, characterized by devices (69) for rotating the hanging device (67) in the coating zone.

23. System according to claim 18 for coating objects with tubular sections, the suspension device (69) has an entirely circular frame (70), and wherein the tubes depend from the periphery of the frame.

24. System according to claim 2, characterized in that the suspension device order two vertically arranged ir.it spaced (70, 70 '), with the pipes hanging down from each of these frames.

25. Method of electrostatically coating an object with paint, characterized by atomization of paint, imprinting of an electrical charge of one polarity on some of the color particles, imposition of an electric charge of opposite polarity on the other color particles and electric Charging of the object to be coated.

26. The method according to claim 25, characterized in that some of the color particles have no charge.

27. The method according to claim 25, characterized by the step of mechanically throwing away the color particles into the Field of the loaded object.

28. Process for the electrostatic coating of an object with paint, characterized by atomizing the paint, Build-up of an electrical charge of one polarity with respect to a reference potential on the color particles, build-up of a zone Ions through which part of the color particles pass, the ions having a polarity opposite to that of the color particles have and charging the object to be coated only one Potential with regard to the potential reference variable.

29. The method according to claim 28, characterized by the pro-

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projecting the particles into the field of the charged object into it.

30. The method according to claim 28, characterized in that the paint is mechanically atomized, and that the mechanical atomization exerts a force on the particles which e into the Field of the charged object.

31. Device according to one or more of the preceding Claims / characterized in that the electrode (29) is preferably is a slender wire and a pointed en-Ie is adjacent, but outside of the concentrated color pattern on v * ..- is and connected to the negative terminal of a power supply (2)) is so as to form an electric field (32) in the zone between the end of the electrode and the nozzle (32), and wherein the voltage on the electrode (29) is sufficient to form a corona or zone (80) of ions passing through Part of the color particles runs.

32. Device according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the reference potential '. (40) is the earth potential.

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