DE3639245A1 - In form einer schleife angeordnetes einspritz-zirkulations-system - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritz- und Zirkulations­ system zum Pumpen und Ausgeben von Fluid, beispielsweise Farbe. Solche Systeme sind bekannt; sie weisen üblicher­ weise eine Pumpe, die das Fluid aus einer Fluidquelle oder einem Vorrat abzieht, auf, wobei der Pumpenauslaß mit einer Anlieferungs-Zirkulationsschleife verbunden ist, die eine oder mehrere Abzweigleitungen aufweist, um Sprühpistolen oder andere Ausgabevorrichtungen zu versor­ gen. Von den Abzweigleitungen wird das Fluid über einen Gegendruckregler, der dazu dient, den gewünschten Druck in der Lieferleitung aufrechtzuerhalten, zu der Fluid­ quelle (Tank) zurückgeführt.

Diese üblichen Zirkulationssysteme weisen den Nachteil eines hohen Energieverlustes beim Betreiben, so wie die Gefahr eines Verstopfens des Gegendruckreglers auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zirkulations­ schleife der genannten Gattung so zu verbessern, daß die Gefahr von Verstopfungen im Leitungssystem sowie die erforderliche Betriebsenergie reduziert werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Maßnahmen gelöst.

ln dem erfindungsgemäßen Zirkulationssystem ist eine Zirku­ lationspumpe vorgesehen, die hinsichtlich des Ansaugens und des Ausgebens identische Werte aufweist. Die Zirkulations­ pumpe für die Schleife speist eine geschlossene Zirkulations­ schleife, an die eine oder mehrere Abzweigungsleitungen zum Anliefern von Fluid für eine oder mehrere Sprühpistolen oder Fluidausgabevorrichtungen angeschlossen sind.

Die Zirkulationsschleife ist so ausgelegt, daß kein Gegen­ druckregulierer oder eine andere den Durchfluß störende oder vermindernde Vorrichtung in der Strömung angeordnet ist, so daß diese Strömung in der Schleife ungehindert und im wesent­ lichen bei gleichem Druck bestehen kann.

Es ist desweiteren eine Fluideinspritzpumpe vorgesehen, die über einen Einlaß mit einer Fluidquelle oder einem Behälter mit anzulieferndem Fluid in Strömungsverbindung steht. Der Auslaß der Pumpe mündet in die Zirkulationsschleife an einer Stelle ein, die stromabwärts des Auslasses der Zirkulations­ pumpe, jedoch stromaufwärts der Sprühpistolenabzweigungs­ leitungen liegt. In einem solchen System arbeitet die Ein­ spritzpumpe nur insoweit, als daß es notwendig ist, Fluid in der Zirkulationsschleife zu ergänzen, das von den Abzwei­ gungsleitungen für die Sprühpistolen abgezogen worden ist.

Die Energieeinsparung einer solchen Anordnung ist sehr hoch und liegt bei mehr als 60%. Da der Gegendruckregulierer aus der Schleife entfernt worden ist, wird die Energie, die durch die Zirkulationspumpe in das Fluid transferiert wird, nicht verschwendet sondern in der Zirkulationsschleife behalten. In einem normalen konventionellen System würde diese Energie durch den Gegendruckregulierer verloren gehen.

Darüberhinaus wurde festgestellt, daß der Gegendruckregulierer ein wesentlicher Quell für Farbverunreinigungen darstellt, insbesondere wenn eine Metallicfarbe verwendet wird. Der wiederholte Durchgang der metallischen Partikel durch einen Gegendruckregulierer kann dazu führen, daß diese Par­ tikel beschädigt werden, wodurch eine Farbänderung herbei­ geführt werden kann.

Wenn beide Pumpen in Aktion sind, so ist die Zirkulations­ rate wesentlich reduziert im Vergleich zu der Situation, bei der eine der beiden Pumpen alleine arbeitet. Diese An­ ordnung führt zu einer wesentlich erhöhten Pumpenlebens­ dauer für jede Pumpe im Vergleich zur Lebensdauer einer Einzelpumpenauslegung.

Desweiteren kann durch Hinzufügen einiger Extraleitungen und einfacher Ventile das System derart angeordnet werden, daß, wenn eine Pumpe ausfällt, die andere zum Aufrecht­ erhalten eines Gegendrucks verwendet werden kann, so daß Das System ist dann als ein konventionelles Einpumpensystem wei­ ter betriebsbereit, wodurch ein Systemausfall vermieden wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsziffer ähnliche Teile, wobei bei einer dreistelligen Bezugsziffer die erste Stelle als Ordnungszahl des Ausführungsbeispiels gilt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Zirkulations­ systems nach Stand der Technik,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Zirkulations­ systems mit geschlossener Schleife gemäß der Erfindung, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung mit einem Leitungssystem, um die Fähig­ keit als Gegendruckpumpensystem zu erhalten.

In Fig. 1 ist ein bekanntes Zirkulationssystem 10 darge­ gestellt. Dieses bekannte Zirkulationssystem 10 besteht allge­ mein aus einem Reservoir oder einer Fluidquelle 12, die eine mit einem Einlaß 16 und einem Auslaß 18 versehene Pumpe 14 speist. Der Auslaß 18 steht in Strömungsverbindung mit einer Anlieferleitung 20 die eine Anzahl von Sprühpistolen 22 oder andere Fluid ausgebende Vorrichtungen über die Abzweigleitungen 24 versorgt.

Eine Niederdruckrückführleitung 26 kann vorgesehen sein, wenn es sich bei den Sprühpistolen um solche handelt, bei denen das Fluid auch dann zirkuliert, wenn die Sprühpistole nicht in Betrieb ist. Eine Hochdruckrückführleitung 28 führt von den Abzweigungsleitungen 24 zu einem Gegendruckregulierer 30, der dazu dient, den Druck im System aufrecht zu erhalten. Der Gegendruckregulierer steht über eine Leitung 32 mit dem Reservoir 12 in Strömungsverbindung. In einem derartigen System geht die dem Fluid durch die Pumpe 14 erteilte Energie verloren, wenn es durch den Gegendruckregulierer 30 zurück in das Reservoir 12 fließt.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Ausbildung eines Einspritz­ zirkulationssystems 110 mit geschlossener Zirkulationsschleife schematisch dargestellt. In ein Reservoir 112 ragt die Einlaß­ leitung 134 hinein, die mit einem Rückschlagventil 136 ver­ sehen ist. Dieses Rückschlagventil 136 gestattet einen Durch­ fluß lediglich in die durch die Pfeile dargestellte Richtung. Das Rückschlagventil 136 ist mit einem T-Verbindungsstück 138 verbunden, das mit einem seiner Auslässe mit dem Einlaß 116 einer Einspritzpumpe 114 in Verbindung steht. Der Auslaß 118 steht über ein T-Verbindungsstück 140 mit der geschlossenen Zirkulations­ schIeife 120 in Verbindung. Die Versorgungsleitung 120 der Zir­ kulationsschleife steht in Strömungsverbindung mit dem T-Ver­ bindungsstück 140 und leitet das angelieferte Fluid in Richtung der Pfeile zu den Abzweigleitungen 124, die das Fluid den Sprüh­ pistolen 120 zuführen. Wie bereits erwähnt, können auch andere Fluid ausgebende Vorrichtungen Verwendung finden, dies hängt von dem Einsatzgebiet des Systems ab.

Eine Niederdruck-Rückführleitung 126 führt das Fluid von den Sprühpistolen 122 zu dem bereits oben erwähnten T-Verbindungs­ stück 138. Diese Leitung kann statt dessen auch unmittel­ bar in das Reservoir 112 führen. Wenn die Leitungsführung in dieser Weise angeordnet ist, können das Rückschlagventil 136 und das T-Stück 138 entfallen. Von den Abzweigleitungen 124 führt eine Rückführleitung 128 zum Einlaß 144 der Schleifen­ zirkulationspumpe 142. Der Auslaß 146 der Schleifenzirkulations­ pumpe 142 steht in Strömungsverbindung mit dem oben erwähnten T-Verbindungsstück 140. Wenn in dem System kein Zug ist, d.h.. wenn die Sprühpistolen 122 nicht in Betrieb sind, dann ist die Einspritzpumpe im wesentlichen inaktiv und die Zirkulations­ pumpe 142 braucht lediglich unter geringem Energieeinsatz zu arbeiten, um den Druck und die Zirkulation in der Zirkulations­ schleife aufrecht zu erhalten. In einer vergleichbaren Situation muß die Pumpe 14 im in Fig. 1 dargestellten Stand der Technik fortfahren, gegen den Gegendruckregulierer 30 zu arbeiten, weshalb sie einen wesentlich höheren Energieverbrauch hat als das erfindungsgemäße, in Fig. 2 dargestellte System.

In Fig. 3 ist das in Fig. 2 dargestellte Zirkulationssystem mit einem Unterstützungssystem dargestellt, wobei ein Extra­ leitungssystem vorgesehen ist, um die Untersützungsfuktion im Falle des Ausfalls einer Pumpe zu gewährleisten.

Ein Fluidreservoir 212 speist eine Einlaßleitung 234 eines Rückschlagventils 236, das seinerseits mit einem T-Stück 234 in Strömungsverbindung steht. Der Ausgang des T-Verbindungs­ stücks 238 ist mit dem Einlaß 216 einer Einspritzpumpe 214 verbunden. Der Auslaß 218 der Pumpe 214 ist seinerseits mit einem T-Verbindungsstück 240 verbunden, dessen Auslaß in der Versorgungsleitung 220 liegt. Wie bei dem in Fig. 2 darge­ stellten Ausführungsbeispiel, so sind auch hier Abzweigungs­ leitungen 224 vorgesehen, die Sprühpistolen 222 versorgen, welche ihrerseits wiederum mit einer Niederdruck-Rückführleitung 226 versehen sind. Die Niederdruckrückführungsleitung 226 steht mit dem T-Verbindungsstück 238 in Verbindung. Die Nieder­ druckrückführungsleitung 226 kann auch, wie erwähnt, unmittel­ bar in das Reservoir 212 einmünden, wodurch das Rückschlag­ ventil 236 und das T-Verbindungsstück 238 entfallen können. Die Hochdruck-Rückführungsleitung 228 von den Abzweigungs­ leitungen 224 steht in Verbindung mit dem T-Verbindungsstück 248, welches wiederum an einem ihrer Auslässe eine Rück­ führungsleitung 250 mit einem darin angeordneten Ventil 252 besitzt.

Die Rückführungsleitung 250 weist einen Gegendruckregulierer 230 und eine Tauchleitung 232 auf. Eine Zwischenleitung 256 verbindet die T-Verbindungsstücke 248 und 254 und ist mit einem Ventil 258 versehen. Das T-Verbindungsstück 254 besitzt eine Hilfseinlaßleitung 260, in der ein Ventil 262 angeordnet ist. Dieses T-Verbindungsstück 254 steht in Strömungsverbin­ dung mit dem Einlaß 244 der Zirkulationspumpe 242. Der Auslaß 246 der Zirkulationspumpe 242 steht seinerseits mit dem T-Ver­ bindungsstück 240 in Strömungsverbindung.

In der Praxis sind das erste Ventil 262, das zweite Ventil 258 und das dritte Ventil 252 einfache Auf-Zu-Ventile. Während des Normalbetriebs des Systems, wie es oben in Ver­ bindung mit Fig. 2 beschrieben worden ist, sind das erste und das dritte Ventil 262 bzw. 252 geschlossen und das zweite Ventil 258 geöffnet. Sollte die Einspritzpumpe 218 ausfallen, wird das erste Ventil 262 geöffnet, das zweite Ventil 258 geschlossen und das dritte Ventil 252 wiederum geöffnet, um ein Hilfssystem bereitzustellen, das in ähnlicher Weise arbeitet, wie das in Fig. 1 dargestellte System nach dem Stand der Technik.

Die Strömung in soIchen Leitungen, in denen das Fluid tat­ sächlich in Bewegung ist, ist durch die Pfeile in Fig. 3 gekennzeichnet. Sollte die Zirkulationspumpe 242 ausfallen, dann schließen das erste und das zweite Ventil 262 bzw. 258 und das dritte Ventil 252 wird geöffnet, um wiederum ein Hilfssystem bereizustellen, das ebenso arbeitet, wie das Stand der Technik-System aus Fig. 1.

Der Durchschnittsfachmann kann verschiedene Änderungen und Modifikationen bezüglich der geschlossenen Einspritzschleife des Zirkulationssystems durchführen ohne vom erfindungs­ wesentlichen Geist abzuweichen und ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

1. In Form einer Schleife angeordnetes, pumpenbetriebenes Einspritz-Zirkulations-System mit einer Fluidquelle, gekennzeichnet durch

• - eine geschlossene Hochdruck-Zirkulationsschleife (120, 220) mit mindestens einer Abzweigleitung (124, 224),
• - eine in die Schleife (120, 220) strömungsverbunden einge­ setzte, einen Einlaß (144, 244) und einen Auslaß (146, 246) aufweisende Zirkulationspumpe (142, 242), und
• - eine einen Einlaß (116, 216) und einen Auslaß (118, 218) aufweisende Einspritzpumpe (114, 214), die mit ihrem Einlaß (116, 216) mit der Fluidquelle (112, 212) und mit ihrem Auslaß (118, 218) mit der Zirkulationsschleife (120, 220) in Strömungsverbindung steht.

2. Einspritz-Zirkulations-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzpumpen- Auslaß (118, 218) zwischen dem Zirkulationspumpen-Auslaß (146, 246) und der Abzweigleitung (124, 224) in die Schleife (120, 220) einmündet.

3. Einspritz-Zirkulations-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirku­ lationsschleife (120, 220) frei von jeglichen Strömungs­ hindernissen ist.

4. Einspritz-Zirkulations-System nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine Niederdruckrückführleitung (126, 226), die eine Strömungsverbindung zwischen der Abzweig­ leitung (224) und dem Einspritzpumeneinlaß (116, 216) herstellt.

5. Einspritz-Zirkulations-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fluidquelle (112, 212) und der Einmündung der Rückführungsleitung (226) in den Einlaß (116, 216) der Einspritzpumpe (214) ein Rückschlagventil (136, 236) eingesetzt ist, das eine Durchflußrichtung zur Einspritzpumpe (114, 214) hin freigibt.

6. Einspritz-Zirkulations-System nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zirkulationspumpe (142, 242) in gleichen Raten ansaugt und abgibt.

7. Von einer Pumpe beaufschlagtes Einspritz-Zirkulations- System mit einer Fluidquelle, dadurch gekennzeich­ net, daß

• - eine geschlossene Hochdruck-Zirkulationsschleife (220) mit zumindest einer Zweigleitung (224) vorgesehen ist,
• - eine einen Einlaß (244) und einen Auslaß (246) aufwei­ sende Zirkulationspumpe (242) in die Schleife integriert ist,
• - eine mit einem Einlaß (116) und einem Auslaß (218) ver­ sehene Einspritzpumpe (214) in Strömungsverbindung mit der Zirkulationsschleife (220) steht,
• - eine Einlaßleitung (260) die Fluidquelle und den Einlaß (244) der Zirkulationspumpe (242) verbindet,
• - in die Einlaßleitung (260) zwischen der Fluidquelle (212) und dem Einlaß (244) der Zirkulationspumpe (242) ein erstes Ventil (262) eingesetzt ist,
• - ein zweites Ventil (258) zwischen dem Einlaß (244) der Zirkulationspumpe (214) und der Abzweigleitung (224) angeordnet ist,
• - ein Gegendruckregulierer zur Fluidquelle führt und
• - ein drittes Ventil (252) zwischen dem Gegendruck­ regulierer (230) und einer Leitung (228) eingesetzt ist, welche Leitung das zweite Ventil (258) und die Abzweigleitung (224) verbindet.

8. Einspritz-Zirkulationssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzpumpenausgang (218) zwischen dem Zirkulationspumpenausgang (146, 246) und der Abzweig­ leitung (124, 224) in die Schleife (120, 220) einmündet.