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Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung
für Pulver,
insbesondere für
Beschichtungspulver gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, ein Verfahren hierfür und eine Pulverbeschichtungseinrichtung,
die mindestens eine solche Pumpeneinrichtung aufweist.
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Demgemäß betrifft die Erfindung eine
Pumpeneinrichtung für
Pulver, insbesondere für
Beschichtungspulver, enthaltend mindestens eine Pulver-Pumpe, welche
eine Dosierkammer aufweist, die von einem Kammergehäuse und
einem Verdrängerkörper begrenzt
ist, welcher relativ zum Kammergehäuse während eines Druckhubes vor
und während eines
Saughubes zurück
bewegbar ist, wobei die Pumpenkammer einen Pulvereinlasskanal, welchem ein
Pulvereinlassventil zugeordnet ist, einen Pulverauslasskanal, welchem
ein Pulverauslassventil zugeordnet ist, und einen Druckgaseinlasskanal,
welchem ein Druckgaseinlassventil zugeordnet ist, aufweist, wobei
zum Ansaugen einer dosierten Menge von Pulver in die Dosierkammer
das Pulvereinlassventil aufmachbar ist und das Pulverauslassventil
und das Druckgaseinlassventil schließbar sind, so dass der sich
in Saughubrichtung bewegende Verdrängerkörper Pulver durch den Pulvereinlasskanal
in die Dosierkammer saugen kann, und zum Fördern von der dosierten Pulvermenge
aus der Dosierkammer das Pulvereinlassventil schließbar ist
und das Pulverauslassventil und das Druckgaseinlassventil aufmachbar sind,
so dass von dem Drucklufteinlasskanal in die Dosierkammer strömende Druckluft
die dosierte Pulvermenge von der Dosierkammer in den Pulverauslasskanal
drücken
kann.
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Aus der Praxis ist eine Pumpeinrichtung
dieser Art bekannt, welche zwei Pumpen aufweist, die je einen Pulveransaugkolben
und einen ihn antreibenden Pneumatikzylinder aufweisen. Die beiden
Pumpen werden gegenläufig
angetrieben, so dass der eine einen Saughub ausführt, während der andere einen Druckhub
ausführt.
Während
des Saughubes saugt der betreffende Pulveransaugkolben Pulver von
einer Pulverquelle in seine Dosierkammer. Am Ende des Saughubes
wird mittels Druckluft, welche in die Dosierkammer eingeleitet wird,
die dort dosierte Pulvermenge aus der Dosierkammer in eine Pulverabgabeleitung
ausgestoßen.
Danach geht der Kolben während
eines Druckhubes in seine Ausgangssteilung zurück, um dann wieder während eines
Saughubes Pulver von der Pulverquelle anzusaugen. Die Fördermenge
pro Zeiteinheit ist von der Frequenz abhängig, mit welcher die Kolben
hin und her bewegt werden.
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Ferner sind sogenannte Injektoren
bekannt, bei welchen nach dem Venturi-Prinzip ein Förderluftstrom
von einer Auslassdüse
in eine Fangdüse strömt und im
Zwischenraum dazwischen einen Unterdruck erzeugt, durch welchen
Beschichtungspulver von einer Pulverquelle in den Förderluftstrom
gesaugt wird. Solche Injektoren haben gegenüber den vorgenannten Kolbenpumpen
die Nachteile, dass die Pulverpartikel eine abrasive Wirkung auf
die Fangdüse
haben und dadurch der Wirkungsgrad der Pulverförderung im Laufe der Zeit abfällt. Eine
pneumatische Pulverförderung
dieser Art benötigt
eine große Druckluftmenge
pro Zeiteinheit.
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Die vorgenannten Kolbenpumpen haben
diese Nachteile nicht. Die Kolbenpumpen haben jedoch den Nachteil,
dass sie das Pulver diskontinuierlich hubweise fördern und sowohl zur gleichmäßigeren Pulverförderung
als auch zur Förderung
von größeren Pulvermengen
pro Zeiteinheit eine schnelle Kolbenbewegungsfrequenz erforderlich
ist. Die Höhe der
Kolbenfrequenz ist jedoch durch die Ansteuergeschwindigkeit, mit
welcher die Ventile in den Strömungswegen
der Pumpe ansteuerbar sind, begrenzt. Ferner muss darauf geachtet
werden, dass in den Pumpen und in deren Strömungswegen Pulverpartikel nicht
gequetscht werden, ansintern oder anderweitig haften bleiben und
dass auch keine Zwischenräume,
Vertiefungen und dergleichen existieren, in welchen sich Pulver
ansammeln kann.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe
gelöst werden,
eine Pumpeneinrichtung, welche mindestens einen Volumen-Verdrängerkörper aufweist,
derart auszubilden, dass eine definierte und gewünschtenfalls auch große Fördermenge
Pulver pro Zeiteinheit förderbar
ist, ohne dass die vorgenannten Nachteile entstehen. Insbesondere
soll über
eine lange Betriebs-Lebensdauer eine große Prozesssicherheit und große Stabilität der Pulver-Fördermenge
pro Zeiteinheit (konstante Pulverrate für eine definierte Konfiguration
und definierte Einstellung der Pumpeneinrichtung) erzielt werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
die Merkmale von Anspruch 1 und der anderen unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
enthalten.
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Demgemäß ist die Pumpeneinrichtung
gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitsteuereinrichtung vorgesehen
ist, durch welche in Abhängigkeit
von der seit einer vorbestimmten Saughubposition des Verdrängerkörpers vergangenen
vorbestimmten Verzögerungszeitdauer
das Fördern
des Pulvers aus der Dosierkammer gestartet wird, wobei die Druckluft
in die Dosierkammer eingelassen und die bis zum Ende der Verzögerungszeitdauer
dosierte Pulvermenge mittels der Druckluft aus der Dosierkammer
heraus gedrückt
wird.
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Ferner ist gemäß der Erfindung eine Pulversprühbeschichtungseinrichtung
gegeben, welche mindestens eine solche Pumpeneinrichtung aufweist.
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Außerdem offenbart die Erfindung
ein Verfahren zur Förderung
von Pulver, insbesondere Beschichtungspulver, bei welchem durch
Vergrößern des
Volumens einer Dosierkammer Pulver aus einem Pulvervorrat in die
Dosierkammer eingesaugt und anschließend mittels Druckluft die
dosierte Pulvermenge aus der Dosierkammer heraus gedrückt wird, wonach
das Volumen der Dosierkammer verkleinert wird, und dann der Zyklus
periodisch wiederholt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels
Sensoren eine vorbestimmte Phase der periodisch erfolgenden Volumenänderung
der Dosierkammer ermittelt wird und dass mit einer vorbestimmten
Zeitverzögerung
nach dem Erreichen der vorbestimmten Phase mittels der Druckluft
die bis dahin dosierte Pulvermenge aus der Dosierkammer heraus gedrückt wird.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass in einem
Pulveransaugweg in die Dosierkammer, und in einem Pulverauslassweg
aus der Dosierkammer, je mindestens ein Ventil in dem betreffenden
Weg verwendet wird, welches in Abhängigkeit von der jeweiligen
Gasdruckdifferenz zwischen seiner stromaufwärtigen Seite und seiner stromabwärtigen Seite
nach Art eines Rückschlagventiles
selbstständig
auf und zu macht.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit
Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen
als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
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1 schematisch,
teilweise im Querschnitt, eine Doppelpumpeneinrichtung nach der
Erfindung,
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2 schematisch
Teile von 1 zusammen
mit einem Funktionsdiagramm zur Erklärung der Erfindung,
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3 schematisch,
teilweise im Querschnitt, eine weitere Ausführungsform einer Doppelpumpeneinrichtung
nach der Erfindung.
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1 zeigt
eine Pumpeneinrichtung nach der Erfindung für Pulver, insbesondere für Beschichtungspulver,
welche zwei Pulver-Pumpen 2-1 und 2-2 aufweist,
welche je eine Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 enthalten,
die von einem Kammergehäuse 6-1 bzw. 6-2 und
einem Verdrängerkörper in
Form einer flexiblen Membran 8-1 bzw. 8-2 begrenzt
ist.
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Die beiden Membranen 8-1 und 8-2 haben einen
zwischen ihnen angeordneten, gemeinsamen Antrieb 10. Der
Antrieb 10 kann ein mechanischer, hydraulischer, elektrischer
oder entsprechend 1 ein
pneumatischer Antrieb sein. Der in 1 gezeigte
pneumatische Antrieb enthält
einen quer zu den Membranen 8-1 und 8-2 verschiebbaren
Antriebskolben 12, von welchem sich in Bewegungsrichtung
Kolbenstangen 14-1 bzw. 14-2 weg erstrecken, deren vom
Antriebskolben 12 entfernte Enden mit der einen Membran 8-1 bzw.
mit der anderen Membran 8-2 verbunden sind, so dass die
beiden Membranen sich jeweils gemeinsam mit dem Antriebskolben 12 bewegen.
Die Kolbenstangen 14-1 und 14-2 greifen jeweils
im Zentrum der betreffenden Membran 8-1 bzw. 8-2 an,
welche sich jeweils zusammen mit dem Antriebskolben 12 in
Kolbenaxialrichtung bewegt. Die Membranumfangsränder 16-1 bzw. 16-2 sind
jeweils an einem Teil des Kammergehäuses 6-1 bzw. 6-2 befestigt
und können
sich nicht mit dem Membranzentrum zusammen mit dem Antriebskolben 12 quer
zur Membran bewegen. Wenn im Rahmen dieser Beschreibung von Hubbewegungen
der Membran die Rede ist, dann ist damit jeweils der Bereich der
Membran gemeint, welcher mit dem Antriebskolben 12 zur gemeinsamen
Bewegung verbunden ist, jedoch nicht die am Kammergehäuse befestigten
Membranumfangsränder 16-1 bzw. 16-2.
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Die Kammergehäuse 6-1 und 6-2 der
beiden Pulver-Pumpen 2-1 und 2-2 sind vorzugsweise
Abschnitte eines gemeinsamen Gehäuseteiles
oder Gehäuses,
welches in 1 im Schnitt
gezeigt ist.
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Die Membranen 8-1 und 8-2 (mit
Ausnahme ihrer Membranumfangsränder 16-1 und 16-2)
sind während
eines Druckhubes vor und während
eines Saughubes zurück
bewegbar mittels des gemeinsamen Antriebes 10. In 1 befindet sich die links
gezeigte Membran 8-1 in einer Endstellung "a", welches die Endstellung des Druckhubes
und die Anfangsstellung des Saughubes ist. Hierbei hat die zugehörige Dosierkammer 4-1 ihr
kleinstes Volumen. Hierbei liegt die Membran 8-1 vorzugsweise
nicht vollständig an
dem Kammergehäuse 6-1 an,
sondern hat einen kleinen Abstand davon, damit zwischen der Membran 8-1 und
dem Kammergehäuse 6-1 Pulverpartikel nicht
eingequetscht werden können.
Dasselbe trifft für
die in 1 rechts gezeigte
Membran 8-2 zu, wenn sich diese in einer Endstellung "d" befindet, welches die Endstellung ihres
Druckhubes und die Anfangsstellung ihres Saughubes ist. 1 zeigt jedoch die rechte
Membran 8-2 in einer linken Endstellung "c", welches ihre Endstellung des Saughubes und
ihre Anfangsstellung des Druckhubes ist. Die beiden Membranen 8-1 und 8-2 werden
von dem Antriebskolben 12 jeweils gemeinsam nach links
oder nach rechts bewegt, so dass die linke Membran 8-1 ihren
Druckhub ausführt,
wenn die rechte Membran 8-2 ihren Saughub ausführt, und
umgekehrt.
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Der Antriebskolben 12 befindet
sich in einem Zylinder 22, welcher nahe von Zylinderstirnwänden 24 und 25 beidseitig
des Antriebskolbens 12 je eine Druckluft-Steueröffnung 26 bzw. 28 hat,
welche über ein
Umschaltventil 30 wechselweise mit einer Druckluftquelle 32 oder
mit einer Entlüftungsöffnung 34 zur Außenatmosphäre zur Entlüftung verbindbar
sind. In 1 ist die rechts
gezeigte Druckluft- Steueröffnung 28 mit
der Druckluftquelle 32 verbunden, weshalb deren Druckluft
den Antriebskolben 12 in die in 1 links gezeigte Position gedrückt hat,
während
die links gezeigte Druckluft-Steueröffnung 26 mit der Entlüftungsöffnung 34 des
Umschaltventils 30 verbunden ist. Das Umschaltventil 30 ist
umschaltbar, so dass nach der Umschaltung die rechts gezeigte Druckluft-Steueröffnung 28 mit
der Entlüftungsöffnung 34 verbunden
ist und die links gezeigte Druckluft-Steueröffnung 26 mit der
Druckluftquelle 32 verbunden ist., Bei dieser in 1 nicht gezeigten, umgekehrten
Stellung des Umschaltventils 30 treibt die Druckluft den
Antriebskolben 12 zusammen mit den beiden Membranen 8-1 und 8-2 von
links nach rechts. Dabei wird durch die linke Membran 8-1 von ihrer
Saughubanfangsposition (Druckhubendposition) "a" in
ihre Saughubendposition (Druckhubanfangsposition) "b" bewegt. Simultan dazu wird die rechte
Membran 8-2 von ihrer Saughubendposition (Druckhubanfangsposition) "c" in ihre Saughubanfangsposition (Druckhubendposition) "d" bewegt. Die beiden Membranen 8-1 und 8-2 sind
in ihrer linken Endstellung durch eine durchgezogene Linie und in ihrer
rechten Endstellung durch eine gestrichelte Linie schematisch dargestellt.
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Jede Dosierkammer 4-1 und 4-2 hat
einen Pulvereinlasskanal 36-1 bzw. 36-2, welchem
je ein Pulvereinlassventil 38-1 bzw. 38-2 zugeordnet
ist; einen Pulverauslasskanal 40-1 bzw. 40-2,
welchem je ein Pulverauslassventil 42-1 bzw. 42-2 zugeordnet ist;
und einen Druckgaseinlasskanal 44-1 bzw. 44-2, welchem
je ein Druckgaseinlassventil 46-1 bzw. 46-2 zugeordnet
ist.
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Zum Ansaugen einer dosierten Menge
von Pulver in die in 1 links
gezeigte Dosierkammer 4-1 ist das linke Pulvereinlassventil 38-1 aufmachbar, und
das linke Pulverauslassventil 42-1 und das linke Druckgaseinlassventil 46-1 schließbar, so
dass die sich in Saughubrichtung von der Saughubanfangsposition "a" in die Saughubendposition "b" bewegende linke Membran 8-1 Pulver
durch den linken Pulvereinlasskanal 36-1 in die linke Dosierkammer 4-1 saugen
kann. Zum Fördern
der dosierten Pulvermenge aus der links gezeigten Dosierkammer 4-1 in
den linken Pulverauslasskanal 40-1 ist das linke Pulvereinlassventil 38-1 schließbar und
das linke Pulverauslassventil 42-1 sowie das linke Druckgaseinlassventil 46-1 aufmachbar,
so dass Druckgas, z. B. Druckluft, von einer Druckgasquelle 45-1,
z. B. einer Druckluftquelle, durch den linken Druckgaseinlasskanal 44-1 in
die linke Dosierkammer 4-1 strömen und die dosierte Pulvermenge
von der Dosierkammer 4-1 in den linken Pulverauslasskenal 40-1 drücken kann.
Danach oder während
dieses Ausstoßens
des Pulvers aus der linken Dosierkammer 4-1, je nach Ausführungsform
der Pumpeneinrichtung, wird die linke Membran 8-1 von dem
Antriebskolben 12 wieder von der linken Saughubendopsition "b" in die rechte Saughubanfangsposition "a" zurück
bewegt, was hier als Druckhub bezeichnet wird, damit sie anschließend wieder
einen Saughub ausführen
kann.
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Korrespondierende Funktionen führen auch die
vom Antrieb 10 angetriebene, in 1 rechts gezeigte Membran 8-2 und
die ihr zugeordneten Ventile 38-2, 42-2, 45-2 und 46-2 aus
bezüglich
der zugehörigen
rechten Dosierkammer 4-2, des zugehörigen rechten Pulvereinlasskanales 36-2 und
des zugehörigen
rechten Pulverauslasskanales 40-2 und einer rechts gezeigten
Druckgasquelle 45-2, z. B. einer Druckluftquelle. Die rechte
Membran 8-2 macht jedoch ihren Druckhub, wenn die linke
Membran 8-1 ihren Saughub macht, und umgekehrt.
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Die beiden Pulvereinlassventile 38-1 und 38-2 haben
je einen Ventilkörper 38-3 und
einen Ventilsitz 38-4 mit einer Ventilöffnung, die vom Ventilkörper 38-3 verschließbar ist.
Die beiden Pulverauslassventile 42-1 und 42-2 haben
je einen Ventilkörper 42-3 und
einen Ventilsitz 42-4 mit einer Ventilöffnung, die vom Ventilkörper 42-3 verschließbar ist.
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Die beiden in 1 gezeigten Pulverauslasskanäle 40-1 und 40-2 haben
eine gemeinsame Pulverabgabeöffnung 48,
an welche über
eine Pulverabgabeleitung 50 ein Pulverempfänger angeschlossen
ist, beispielsweise eine Pulverspritzvorrichtung 52 zum Sprühen des
Pulvers 54 auf ein zu beschichtendes Objekt oder ein Pulverzwischenbehälter, von
welchem dann das Pulver 54 einer Pulverspritzvorrichtung 52 zugeführt wird,
oder ein Pulversammelbehälter.
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Die beiden Pulvereinlasskanäle 36-1 und 36-2 können getrennt
oder gemeinsam an eine gemeinsame oder an verschiedene Pulverquellen
angeschlossen sein. In 2 sind
sie vorzugsweise über
eine gemeinsame Pulvereinlassöffnung 56 und über eine
Pulveransaugleitung 58 an einen Farbwechsler 60 angeschlossen.
Der Farbwechsler 60 ist eine Kanalweiche oder Pulverweiche,
durch welche je nach Weichenstellung einer von mehreren Pulverbehältern 62, 63, 64 usw.
mit der Pulveransaugleitung 58 wahlweise verbindbar ist.
Die Umschaltung des Farbwechslers 60 erfolgt vorzugsweise
mittels Druckgas, z. B. Druckluft, einer Druckgasquelle, z. B. einer
Druckluftquelle 66 über
eine gesteuerte Ventilanordnung 67.
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Der Farbwechsler 60 ist
auch in eine Schaltstellung schaltbar, bei welcher keiner der Pulverbehälter 62, 63, 64,
sondern statt dessen die Druckgasquelle 66 über eine
Druckgasleitung 69 mit der Pulveransaugleitung 58 verbunden
ist, so dass Druckgas, z. B. Druckluft über die Pulvereinlasskanäle 36-1, 36-2 und
deren Pulvereinlassventile 38-1, 38-2 durch die
Dosierkammern 4-1 und 4-2 und dann auch über deren
Pulverauslassventile 42-1 bzw. 42-2 und die Pulverauslasskanäle 40-1, 40-2 zu
der Pulverabgabeleitung 50 und von dieser durch die Pulverspritzvorrichtung 52 in
die Außenatmosphäre strömen kann,
um die ganze Anlage von Pulverresten zu reinigen. Mittels einer,
vorzugsweise elektronischen oder computerisierten, Pumpensteuereinrichtung 68 kann
ferner vorgesehen sein, dass gleichzeitig oder nach dieser Reinigung
Druckgas, z. B. Druckluft von einer Druckgasquelle 45-1 bzw. 45-2 über den
Druckgaseinlasskanal 44-1 bzw. 44-2 und deren
zugehöriges
steuerbares Druckgaseinlassventil 46-1 bzw. 46-2 in
das eine Ende der Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 eingeblasen
und damit Pulver aus der Dosierkammer am anderen Kammerende durch
das dortige Pulverauslassventil 42-1 bzw. 42-2 und den sich
daran anschließenden
Pulverauslasskanal 40-1 bzw. 40-2 durch die Pulverabgabeleitung 50 und
die Pulverspritzvorrichtung 52 ausgeblasen wird. Der Druckgaseinlasskanal 44-1 bzw. 44-2 kann
einen parallel zu ihm angeordneten Druckgasreinigungskanal 72-1 bzw. 72-2 aufweisen,
welcher gegen die stromabwärtigen
Teile des betreffenden Pulvereinlassventils 38-1 bzw. 38-2 gerichtet
ist, um diese von Pulverpartikeln zu reinigen, falls nicht bereits
der Druckgaseinlasskanal 44-1 bzw. 44-2 gegen
die stromabwärtigen
Bereiche der Pulvereinlassventile 38-1 bzw. 38-2 gerichtet ist
und dadurch diese reinigt.
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Gleichzeitig oder nach dieser Reinigung kann
von der Pumpensteuereinrichtung 68 über eine Steuerleitung 70 ein
Ventil 71 geöffnet
werden, um Druckgas, z. B. Druckluft, von einer Druckgasquelle 75 durch
eine Zusatzgasleitung 73-1 bzw. 73-2 auf die stromabwärtigen Teile
der Pulverauslassventile 42-1 bzw. 42-2, gegen
welche die Zusatzgasleitung gerichtet ist, zu blasen und von dort
durch die Pulverauslasskanäle 40-1 und 40-2 und
die Pulverabgabeleitung 50 zur Pulverspritzvorrichtung 52 und
von dort in die Außenatmosphäre zu leiten.
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Die Pumpeneinrichtung 68 steuert
alle steuerbaren Ventile und den Farbwechsler 60.
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Die Pumpensteuereinrichtung 68 enthält eine
Zeitsteuereinrichtung 74, durch welche in Abhängigkeit
von der seit einer vorbestimmten Saughubposition, z. B. P1 oder
P2 der links gezeigten Membran 8-1 und einer vorbestimmten
Saughubposition, z. B. P4 oder P3, der rechts gezeigten Membran 8-2,
vergangenen vorbestimmten Verzögerungszeitdauer
das Fördern
des Pulvers aus der betreffenden Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 gestartet
wird. Am Ende der Verzögerungszeit
wird das Druckgas der Druckgasquelle 45-1 bzw. 45-2 durch
das Druckgaseinlassventil 46-1 bzw. 46-2 in die
Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 eingelassen, so dass
die bis zum Ende der Verzögerungszeit
dosierte Pulvermenge mittels dieses Druckgases aus der Dosierkammer
heraus gedrückt
wird durch das betreffende Pulverauslassventil 42-1 bzw. 42-2 in
die Pulverabgabeleitung 50 und von dieser zur Pulverspritzvorrichtung 52 oder
zu einem Pulverbehälter.
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Die genannte "vorbestimmte Saughubposition" kann gemäß einer
Ausführungsform
die Saughubanfangsposition "a" entsprechend P1
für die
linke Membran 8-1 und "d" entsprechend P4
für die
rechte Membran 8-2 sein, welche in 1 für
die links gezeigte Membran 8-1 die in ausgezogenen Linien
dargestellte Stellung "a" ist, und welches
für die
in 1 rechts gezeigte
Membran 8-2 die in gestrichelten Linien gezeigte Position "d" ist.
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Die Saughubanfangsposition "a" wird für die in 1 und 2 links
gezeigte Membran 8-1 durch einen Sensor S1 an einer Position
P1 detektiert. Dies ist für
die linke Membran 8-1 gleichzeitig die Druckhubendposition.
Für die
rechte Membran 8-2 ist die Position P1 am Sensor S1 die
Saughubendposition und gleichzeitig die Druckhubanfangsposition.
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Die Saughubanfangsposition "d" wird für die in 1 und 2 rechts
gezeigte Membran 8-2 durch einen Sensor S4 an einer Position
P4 detektiert. Dies ist für
die rechte Membran 8-2 gleichzeitig die Druckhubendposition.
Für die
linke Membran 8-1 ist
die Position P4 am Sensor S4 die Saughubendposition und gleichzeitig
die Druckhubanfangsposition.
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Wenn die Membranen 8-1 und 8-2 eine
dem Sensor S1 bei P1 oder dem Sensor S4 bei P2 entsprechende Endposition "a" entsprechend "c",
oder "d" entsprechend "b" erreicht haben, gibt der betreffende
Sensor ein Signal an die Pumpensteuereinrichtung 68 zur
Umkehr der Bewegung des Antirebskolbens 12 und damit auch
der beiden Membranen in der einen oder anderen Richtung durch Druckluftzufuhr
zur Druckluft-Steueröffnung 26 oder
zur Druckluft-Steueröffnung 28 und
durch Entlüften
der jeweils anderen Druckluft-Steueröffnung.
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Wenn bei der betreffenden Ausführungsform der
Pumpeneinrichtung die genannte "vorbestimmte Saughubposition" die Saughubanfangsposition "a" bzw. "d" der
Membran 8-1 bzw. der Membran 8-2 ist, dann erkennt
die Zeitsteuereinrichtung 74 der Pumpensteuereinrichtung 68 anhand
der Signale der Sensoren S1 und S4, wenn die Membranen 8-1 und 8-2 die
betreffende Endposition erreicht haben.
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Die Sensoren S1 und S4 können an
jeder beliebigen Stelle angeordnet sein, wo Positionen der Membran 8-1 und 8-2 ermittelbar
sind, insbesondere an Stellen des Zylinders 22 oder des
Antriebskolbens 12 oder der Kolbenstangen 14-1 und 14-2 oder
des Kammergehäuses 6-1, 6-2 oder
der Membranen 8-1 und 8-2. Gemäß bevorzugter Ausführungsform
sind sie am Zylinder 22, vorzugsweise auf dessen Außenseite,
an Positionen P1 und P4 angeordnet, welche der Antirebskolben 12 jeweils
hat, wenn sich die Membranen 8-1 und 8-2 in einer
der beiden Endstellungen befinden.
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Gemäß der Erfindung kann mittels
Druckgas der Druckgasquelle 45-1 dosiertes Pulver aus der
linken Dosierkammer 4-1, und mittels Druckgas der Druckgasquelle 45-2 dosiertes
Pulver aus der rechten Dosierkammer 4-2 nicht nur bei Erreichen
der Saughubendposition "b" der linken Membran 8-1 und "c" der rechten Membran 8-2 durch
das betreffende Pulverauslassventil 42-1 bzw. 42-2 ausgestoßen werden,
sondern auch bereits früher,
wenn erst eine kleinere Pulvermenge in der betreffenden Dosierkammer
ist. Dies wird durch eine Verzögerungszeitdauer
erreicht, welche an der Zeitsteuereinrichtung 74 vorzugsweise
variabel einstellbar ist. Dadurch ist es möglich kleiner dosierte Pulvermengen
aus der betreffenden Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 auszustoßen, bevor
die zugehörige
Membran 8-1 bzw. 8-2 ihren vollen Saughub vollendet
hat. Hierbei wird das jeweils zugehörige Pulvereinlassventil 38-1 bzw. 38-2 jeweils
sofort geschlossen, wenn Druckgas der Druckgasquelle 45-1 bzw. 45-2 über den
Druckgaseinlasskanal 44-1 bzw. 44-2 in die betreffende
Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 eingeblasen wird. Je
nach Größe der vorbestimmten
Verzögerungszeit
ist zum Zeitpunkt des Pulverausstoßes eine größere oder kleinere Menge Pulver
in der betreffenden Dosierkammer angesaugt worden. Dadurch besteht
durch Einstellen unterschiedlicher Verzögerungszeitdauern die Möglichkeit,
die dosierte Pulverfördermenge
der Dosierkammern 4-1 bzw. 4-2 zu variieren, unabhängig von
der Frequenz, mit welcher die Membranen 8-1 und 8-2 von
dem gemeinsamen Antrieb 10 hin und her bewegt werden. Die
Bewegungsfrequenz der Membranen kann konstant gehalten werden oder ebenfalls
variabel sein.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung befindet sich die "vorbestimmte Saughubposition" um eine Stelle zwischen
der Saughubanfangsposition "a" bzw. "d" und der Saughubendposition "b" bzw. "a",
vorzugsweise näher
bei der Saughubanfangsposition als bei der Saughubendposition.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird diese vorbestimmte Saughubposition für die in 1 und 2 links
gezeigte Membran 8-1 durch einen Sensor S2 an einer Position
P2 und für
die in 1 und 2 rechts gezeigte Membran 8-2 durch
einen Sensor S3 an einer Position P3 definiert. Die beiden Sensoren
S2 und S3 können
wie die Sensoren 51 und 52 an jeder beliebigen
Stelle angeordnet sein, wo sie definierte Positionen der Membran 8-1 und 8-2 zwischen
deren Endpositionen a, b, c und d detektieren können, beispielsweise am Zylinder 22,
am Antriebskolben 12, an dessen Kolbenstangen 14-1 und 14-2 oder
an den Membranen selbst oder an dem Kammergehäuse 6-1, 6-2.
Gemäß bevorzugter
Ausführungsform
der Erfindung sind sie an dem Zylinder 22 angeordnet. Es
wird ein Sensorsignal ausgelöst, wenn
der Antriebskolben 12 oder ein bestimmter Teil des Antriebskolbens 12 dem
jeweiligen Sensor benachbart ist. Der Sensor S2 sendet jeweils dann
ein Signal an die Zeitsteuereinrichtung 74 der Pumpensteuereinrichtung 68,
wenn die linke Membran 8-1 eine dem Sensor S2 entsprechende
Position erreicht, die so gewählt
wird, dass sie beim Saughub der vorbestimmten Saughubposition der
linken Membran 8-1 entspricht. Entsprechend sendet der
Sensor S3 jeweils dann ein Signal an die Zeitsteuereinrichtung 74 der
Pumpensteuereinrichtung 68, wenn die rechte Membran 8-2 eine
dem Sensor S3 entsprechende Position erreicht, die so gewählt wird,
dass sie beim Saughub der vorbestimmten Saughubposition der rechten
Membran 8-2 entspricht. Durch die zeitliche Abfolge der
Signale der angebrachten Sensoren erkennt die Zeitsteuereinrichtung,
ob bei Empfang eines Signals des Sensors S2 bzw. des Sensors S3
die linke Membran 8-1 oder die rechte Membran 8-2 zu
diesem Zeitpunkt einen Saughub ausführt. Im Falle eines Saughubes
startet die Zeitverzögerungseinrichtung 74 die
vorbestimmte Zeitverzögerungsdauer,
an deren Ende Druckgas in die Dosierkammer 4-1 bzw. in
die Dosierkammer 4-2 gelassen wird zum Herausdrücken der
dosierten Pulvermenge.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist
die Bewegungsstrecke der Membranen 8-1 und 8-2 bei
allen Hubbewegungen konstant gleich groß und sie erstreckt sich von
dem Sensor S1 bis zum Sensor S4 bzw. umgekehrt. Durch entsprechende Ansteuerung
der Antriebsdruckluft mittels des Umschaltventils 30 könnte die
Bewegungsstrecke auch verkürzt
werden.
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2,
zeigt über
der Pumpeneinrichtung ein Diagramm, in welchem auf der horizontalen
Achse S die Hubstrecke des Antriebskolbens 12, welche der Bewegungsstrecke
der Membran entspricht, mit der Endposition P1 bei dem Sensor S1,
der Endposition P4 bei dem Sensor S4, der vorbestimmten Saug-Teilhubposition P2
bei dem Sensor S2 und der vorbestimmten Saug-Teilhubposition P3 bei dem Sensor S3.
Auf der vertikalen Achse des Diagramms sind die Saughubzeiten It0 bis It10 für die links
gezeigte Membran 8-1 aufgetragen. In umgekehrter Richtung
von der Endposition P4 bis zur Endposition P1 entspricht dies dem
Druckhub der links gezeigten Membran 8-1. Wenn die links
gezeigte Membran 8-1 sich von der Saughubanfangsposition
P1 nach rechts bewegt, erreicht sie die vorbestimmte Saug-Teilhubposition
P2 bei dem Sensor S2. Bei Erreichen dieser vorbestimmten Saug-Teilhubposition
P2 wird von der Zeitsteuereinrichtung 74 eine vorbestimmte,
vorzugsweise variabel einstellbare, Verzögerungszeitdauer gestartet,
bei deren Ablauf das Druckgas der Druckgasquelle 45-1 über den
Druckgaseinlasskanal 44-1 in die Dosierkammer 4-1 eingelassen
wird, damit das Druckgas die bis dahin in diese Dosierkammer 4-1 eingesaugte
Pulvermenge durch das Pulverauslassventil 42-1 in die Pulverabgabeleitung 50 drückt und durch
diese hindurch aus der Pulverspritzvorrichtung 52. Das
Ende der Verzögerungszeitdauer
kann jeder beliebige Zeitpunkt sein, während welchem sich der Antriebskolben 12 und
entsprechend die links gezeigte Membran 8-1 zwischen der
vorbestimmten Saug-Teilhubposition
P2 bei dem Sensor S2 und der Saughubendposition P4 bei dem Sensor
S4 befindet.
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Wenn der Antriebskolben 12 den
Sensor S4 in der Endposition P4 erreicht hat, wird dies von der Pumpensteuereinrichtung 68 durch
ein Signal des Sensors S4 erkannt. Die Pumpensteuereinrichtung 68 schaltet
daraufhin das Umschaltventil 30 in die in 1 gezeigte Stellung um, in welcher Druckluft
der Druckluftquelle 32 den Antriebskolben 12 wieder
zurück
treibt zur anderen Endposition P1 bei dem Sensor S1. Durch ein Signal
von dem Sensor S1 beginnt dann der Zyklus erneut. Die Umschaltung
der Bewegung der beiden Membranen 8-1 und 8-2,
und damit auch des Antriebkolbens 12, von der einen Bewegungsrichtung
in die andere Bewegungsrichtung an den Bewegungspunkten kann jeweils
ohne oder mit Zeitverzögerung
erfolgen. Die Zeitverzögerung
kann fest eingestellt oder variabel einstellbar sein, beispielsweise
in einem Programm programmierbar sein.
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Bei der Bewegung des Antriebskolbens 12 von
der rechts gezeigten Endposition P4 bei dem Sensor S4 zur links
gezeigten Endposition P1 bei dem Sensor S1 wird die links gezeigte
Membran 8-1 von ihrer gestrichelt gezeichneten Druckhubanfangsposition "b", welche der Saughubendposition entspricht,
in die Druckhubendposition "a" bewegt, welche mit
ausgezogener Linie 8-1 dargestellt ist.
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Während
dieses Druckhubes der linken Membran 8-1 wir die rechts
gezeigte Membran 8-2 von dem Antriebskolben 12 von
ihrer in gestrichelten Linien gezeigten Saughubanfangsposition "d" (Druckhubendposition) in die in ausgezogenen
Linien gezeigte Saughubendposition "c" bewegt,
wobei sie über
das Pulvereinlassventil 38-2 Pulver vom Farbwechsler 60 in
ihre Dosierkammer 4-2 einsaugt. Wenn der Antriebskolben 12 bei
diesem Saughub von Position P4 bei S4 kommend die vorbestimmte Saughubposition
P3 bei dem Sensor S3 erreicht, wird durch ein Signal dieses Sensors
S3 von der Zeitsteuereinrichtung 74 eine vorbestimmte,
vorzugsweise variabel einstellbare, Verzögerungszeitdauer gestartet.
Bei Ablauf dieser Verzögerungszeitdauer
wird von der Pumpensteuereinrichtung 68, ausgelöst durch
die Zeitsteuereinrichtung 74, Druckgas der in 1 rechts gezeigten Druckgasquelle 45-2 über deren
Druckgaseinlassventil 46-2 und den Drucklufteinlaßkanal 44-2 in
die rechts gezeigte Dosierkammer 4-2 eingelassen, um die
bis zu diesem Zeitpunkt eingesaugte und damit entsprechend dosierte
Pulvermenge aus dieser Dosierkammer 4-2 durch deren Pulverauslassventil 42-2 zur
Pulverabgabeleitung 50 und von dieser durch die Pulverspritzvorrichtung 52 zu
drücken.
Dieser Zeitpunkt, zu welchem das Pulver mittels des Druckgases aus
der Dosierkammer 4-2 ausgestoßen wird, kann an einer beliebigen
Stelle der Bewegung des Antriebskolbens 12 zwischen der vorbestimmten
Saughubposition P3 beim Sensor S3 und der Saughubendposition P1
beim Sensor S1 liegen. Dies entspricht einem Zeitraum zwischen der
in 2 in der oberen Hälfte des
Diagramms gezeigten Zeitskala rt0 bis rt10. Wenn die rechte Membran 8-2 ihre
Saughubendposition "c" erreicht hat, hat
gleichzeitig die links gezeichnete Membran 8-1 ihre Druckhubendposition "a" erreicht, welches gleichzeitig deren
Saughubanfangsposition wird.
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Danach beginnt der Zyklus von vorne.
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Die Zahlen der Zeitachsen It0 bis It10 und rt0 bis rt10 sind beliebig
gewählt.
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Wenn die von der Pumpensteuereinrichtung 68 in
Abhängigkeit
von Signalen der Endpositions-Sensoren S1 und S4 gesteuerten Druckgaszufuhrventile 46-1 und 46-2 nicht sehr
nahe bei der betreffenden Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 positionierbar sind,
kann es zweckmäßig sein,
in dem Druckgaseinlasskanal 44-1 bzw. 44-2, oder
dessen Zuleitung zum gesteuerten Ventil, ein Rückschlagventil 76-1 bzw. 76-2 nahe
des Einlasses des Druckgaseinlasskanals 44-1 bzw. 44-2 in
die Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 anzuordnen, welches
in Druckgaszufuhrrichtung selbsttätig öffnet und in entgegengesetzter
Strömungsrichtung
selbsttätig
schließt.
Damit wird vermieden, dass Pulverpartikel aus der Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 in die
Druckgaseinlassventile 46-1 und 46-2 zurück wandern
können.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Pulvereinlassventile 38-1 und 38-2 und/oder
die Pulverauslassventile 42-1 und 42-2 keine gesteuerten
Ventile, sondern selbsttätig öffnende
und schließende
Ventile nach Art eines Rückschlagventiles.
Hierbei sind die Pulvereinlassventile 38-1 und 38-2 derart
angeordnet, dass sie vom Sog bzw. Unterdruck in ihrer Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 während des
Saughubes der zugehörigen Membran 8-1 bzw. 8-2 geöffnet werden,
um Pulver von dem betreffenden Pulverbehälter 62, 63 oder 64 durch
den Pulvereinlasskanal 36-1 bzw. 36-2 in die Dosierkammern 4-1 bzw. 4-2 einzusaugen.
Der zum Ausstoßen
der dosierten Pulvermenge aus der betreffenden Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 verwendete Gasdruck
der Druckgasquelle 45-1 bzw. 45-2 ist größer als
der Unterdruck und bewirkt, dass das Pulvereinlassventil 38-1 bzw. 38-2 automatisch
geschlossen wird. Gemäß einer
anderen Ausführungsform sind
die Pulvereinlassventile 38-1 und 38-2 und/oder die
Pulverauslassventile 42-1 und 42-1 von der Pumpensteuereinrichtung 68 gesteuerte
Ventile.
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Die Pulverauslassventile 42-1 und 42-2 sind umgekehrt
zu den Pulvereinlaßventilen
angeordnet. Dadurch wird das betreffende Pulverauslassventil 42-1 bzw. 42-2 vom
Unterdruck während
des Saughubes der zugehörigen
Membran 8-1 bzw. 8-2 geschlossen und von dem Druckgas
in den Dosierkammern zum Ausstoßen
der dosierten Pulvermenge geöffnet,
um die dosierte Pulvermenge mittels des Druckgases durch das geöffnete Pulverauslssventil 42-1 bzw. 42-2 und
den sich anschließenden
Pulverauslassvanal 40-1 bzw. 40-2 in die Pulverabgabeleitung 50 und
von dieser in die Pulverspritzvorrichtung 52 zu drücken. Das
Druckgas überwindet
den Unterdruck.
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Die Pulveransaugleitung 58 könnte anstatt an
einen Farbwechsler 60 direkt zu einem der Pulverbehälter 62, 63 oder 64 gehen.
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Die Pulverspritzvorrichtung 52, üblicherweise
auch als Pulversprühvorrichtung
bezeichnet, kann zum Spritzen oder Sprühen des Pulvers eine Düse oder
einen Rotationskörper
oder eine rotierende Düse
aufweisen, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Somit ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zur
Förderung
von Pulver, insbesondere Beschichtungspulver, gegeben, bei welchem
durch Vergrößern des
Volumens einer Dosierkammer 4-1 und/oder 4-2 Pulver
von einer Pulverquelle in die Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 einsaugbar
und anschließend
mittels Druckgas die dosierte Pulvermenge aus der Dosierkammer heraus
druckbar ist. Der Zyklus ist periodisch wiederholbar. Mittels der
Sensoren S1, S4, S2 und S3 wird eine vorbestimmte Phase oder Position
der periodisch erfolgenden Volumenänderungen der Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 ermittelt
und nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach dem Erreichen der
vorbestimmten Phase wird mittels der Druckluft die bis dahin dosierte
Pulvermenge aus der Dosierkammer 4-1 bzw. 4-2 heraus
gedrückt.
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Es ist offensichtlich, dass die Erfindung
auch mit nur einer Dosierkammer 4-1 oder 4-2 ausführbar ist,
ohne eine zweite Dosierkammer 4-2 oder 4-1. Ferner
ist ersichtlich, dass anstelle eines einzigen Antriebes 10 für beide
Membranen 8-1 und 8-2, jede Membran 8-1 und 8-2 einen
eigenen Antrieb 10 haben kann.
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Die Verwendung einer Membran 8-1 bzw. 8-2 als
Verdrängerkörper ermöglicht eine
kompakte kleine Bauweise. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung
einer Membran beschränkt,
sondern anstelle einer Membran kann auch ein Kolben in einem Zylinder
verwendet werden.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher anstelle einer Membran ein Kolben als
Verdrängerkörper verwendet
wird. Ferner zeigt 3 die
Möglichkeit,
anstelle eines einzigen Antriebes für zwei oder mehr Verdrängerkörper (Membran oder
Kolben) für
jeden Verdrängerkörper (Membran oder
Kolben) einen eigenen Antrieb zu verwenden.
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In 3 sind
den 1 und 2 entsprechende Teile mit
gleichen Bezugszahlen versehen. Damit trifft die vorstehende Beschreibung
der 1 und 2 auch auf 3 zu. 3 zeigt
auch die Möglichkeit, die
Sensoren S1, S2, S3 und S4 nicht zur Detektion des Antriebskolbens 12 anzuordnen,
sondern zur Detektion der jeweiligen Position des Verdrängerkörperkolbens 8-1 bzw. 8-2.
Bei 3 besteht jedoch ebenfalls
die Möglichkeit,
diese Sensoren nicht dem Verdrängerkörperkolben 8-1 und 8-2 zuzuordnen, sondern
dem Antriebskolben 12 oder einem anderen Element.
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In 3 ist
für jeden
Pulvereinlasskanal 36-1 und 36-2 eine eigene Pulveransaugleitung 58 vorgesehen,
welche zu verschiedenen Pulverquellen (Pulverbehälter oder Farbwechsler) oder
gemäß in 3 zu einer gemeinsamen Pulverquelle,
z. B. einem Pulverbehälter 62 führen können. Anstelle
dieser Ausführungsform
könnte
auch eine gemeinsame Pulveransaugleitung 58 ähnlich 1 für beide Pulvereinlasskanäle 36-1 und 36-2 vorgesehen
werden. Diese können
direkt zu einem Pulverbehälter,
z. B. 62, führen
oder zu einem Farbwechsler 60 entsprechend 1.
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Merkmale der 1 und 2 einerseits
und 3 andererseits sind
gegenseitig austauschbar zur Bildung von neuen Kombinationen.
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Die Erfindung ist auch für Kombinationen
von drei oder mehr Pulverpumpen verwendbar, deren Pulvereinlaßkanäle an eine
gemeinsame oder an verschiedene Pulverquellen angeschlossen oder
anschließbar
sind und deren Pulverauslaßkanäle alle mit
einer gemeinsamen Pulverabgabeöffnung
verbunden sind, wobei eine Pumpensteuereinrichtung derart ausgebildet
ist, dass sie die Pumpen ansteuert, um relativ zueinander zeitlich
versetzt ihre Saughübe
und dazu korrespondierend zeitlich versetzt auch ihre Druckhübe auszuführen, so
dass die Pumpen zeitlich zueinander versetzt Pulver ansaugen und
zeitlich zueinander versetzt dosierte Pulvermengen abgeben, jedoch
bei mindestens einer Pumpe ihr Verdrängerkörper (Membran oder Pulververdrängerkolben)
sich in einer Zwischenstellung zwischen Endstellungen befindet,
wenn der Verdrängerkörper von mindestens
einer der anderen der Pumpen sich in einer Endstellung befindet.
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Alle genannten Druckgase und Druckgasquellen
können
Druckluft bzw. Druckluftquellen sein. Jedoch sind auch andere Druckgase,
z. B. Edelgase, und entsprechende andere Druckgasquellen, z. B. Edelgasquellen,
verwendbar. Zwei oder mehr oder alle genannten Druckgasquellen können zusammen eine
einzige Druckgasquelle sein, von welcher die verschiedenen Druckgase
entnehmbar sind.