DE3735816A1 - Pumpensystem zur abgabe von fluid unter druck - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Pumpensystem zur Abgabe eines Fluids unter Druck, beispielsweise von Farbe, Grundiermittel, Klebstoff oder dergleichen.

Es ist allgemein bekannt, in einem derartigen Pumpensystem für ein Fluid eine Zahnradpumpe zu verwenden, obgleich diese infolge von Abnützung nur eine kurze Lebensdauer hat. Dabei ist die Schwierigkeit vorhanden, daß bei einem Umlauf mit niedrigen Drehzahlen und der Verwendung eines verhältnismäßig kleinen Fluidvolumens die Zahnradpumpe in ihrem Inneren große Fluidstromverluste verursacht, wodurch sich ein niedriger Wirkungsgrad ergibt. Darüber hinaus führt die Zahnradpumpe, die eine große Anzahl von Bauelementen umfaßt, leicht zu Störungen.

Der Erfindung liegt im Hinblick auf die vorausgehend aufgeführten Umstände die Aufgabe zugrunde, ein Pumpensystem zu schaffen, das ein Paar Balganordnungen anstelle einer Zahnradpumpe aufweist.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Betrieb einer Balgpumpe schlechthin zu verbessern.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch ein Pumpensystem zur Abgabe von Fluid unter Druck gelöst, das gekennzeichnet ist durch ein Paar Pumpen, von denen jede eine Balganordnung umfaßt, die einen Einlaß und einen Auslaß umfaßt, eine hin- und hergehende Antriebsvorrichtung für eine Kompressions- und Expansionsbewegung der Balganordnung, und ein Paar Ein-Aus-Elektromagnetventile, die jeweils in der Einlaßseite und der Auslaßseite der Balganordnungen angebracht sind, so daß während der Kompressionsbewegung der Balganordnungen das Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Einlaßseite geschlossen wird, während das gegenüberliegende Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Auslaßseite geöffnet wird, und während der Expansionsbewegung der Balganordnungen das Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Einlaßseite geöffnet und das Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Auslaßseite geschlossen wird, wobei die paarweise angeordneten Pumpen so gesteuert werden, daß sie die Abgabebewegungen abwechselnd durchführen.

Weitere Aufgabenstellungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Farbauftragvorrichtung einschließlich eines erfindungsgemäßen Pumpensystems,

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die im einzelnen das Pumpensystem nach Fig. 1 veranschaulicht, und

Fig. 3 eine Zeitablaufdarstellung, die einen Betriebszustand des Pumpensystems angibt.

Gemäß Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen (1) einen Grundiermittelbehälter, der ein Volumen eines Grundiermittels (Beschichtungsmittels) enthält und der über eine Leitung (2) mit einem erfindungsgemäßen Pumpensystem (T) in Strömungsverbindung steht. Die unter Druck stehende Grundiermittelströmung aus dem Pumpensystem (T) wird über ein Dreiweg-Elektromagnetventil (3) zu einer Auftragspistole (G) und einer Leitung (4) gefördert, die in Strömungsverbindung mit dem Grundiermittelbehälter (1) steht. Das Bezugszeichen (5) stellt eine Auftragspistolenhalterung dar, die einen Kopfteil (H) der Auftragspistole (G) aufnimmt und die einen Träger für den Kopfteil der Auftragspistole (6) und einen Ablaßbehälter (7) umfaßt. Innerhalb des Trägers (6) für den Kopfteil der Auftragspistole befindet sich ein Nebel von Lösungsmittel, der durch eine Nebelförderpumpe (9) eingeführt wird und der das Erhärten einer Bürste (B) verhindern soll, die am Ende der Auftragspistole (G) befestigt ist, wobei der Lösungsmittelnebel durch eine Leitung (10) aus einem Behälter (8) zugeführt wird, bevor eine Rückführung über eine Leitung (11) zum Behälter (8) erfolgt, der ein flüssiges Lösungsmittel zur Verhinderung eines Erhärtens einer Bürste enthält. Das Bezugszeichen (12) bezeichnet einen Behälter, der ein flüssiges Lösungsmittel zur Verhinderung eines Erhärtens des Grundiermittels enthält. Das flüssige Lösungsmittel zur Verhinderung eines Erhärtens des Grundiermittels in Form eines Dampfnebels wird durch eine Nebelzufuhrpumpe (13) abgegeben, um vom Behälter (12) über eine Leitung (14) in den Grundiermittelbehälter (1) zu gelangen und das Grundiermittel im Behälter (1) an einem Erhärten zu hindern. Der Behälter (12) für das Lösungsmittel zur Verhinderung eines Erhärtens des Grundiermittels wird mit Luft versorgt, die vorausgehend in einem Trocknungsmittelbehälter (15) getrocknet wurde. Das Bezugszeichen (16) bezeichnet einen Behälter für ein zur Reinigung dienendes Lösungsmittel, mit welchem das innere der beiden Pumpen (PA, PB) und der Leitungen (2, 4) gereinigt wird. Zum Reinigungsvorgang wird ein Luftvolumen unter Druck dem Behälter (16) zugeführt, um einen Nebel und Flüssigkeit des Lösungsmittels zur Reinigung aus dem Behälter (16) über die Leitungen (16 a, 16 b) abzugeben und über ein Absperrventil (17 ) von der Seite der Leitung (2) zur Seite der Leitung (4) abzugeben. Überschüssige Reinigungsflüssigkeit wird über eine Ablaßleitung (19) abgezogen, die sich von einem Schalt-Absperrventil (18 ) der Leitung (4) wegerstreckt und schließlich in einen Behälter (20) mündet.

Das vorausgehend beschriebene Pumpensystem (T) wird in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 beschrieben. Das Pumpensystem (T) gemäß Fig. 2 ist mit einem Pumpenpaar, bestehend aus einer ersten Pumpe (PA) und einer zweiten Pumpe (PB) ausgestattet. Die Pumpen (PA, PB) umfassen jeweils Balganordnungen (23 A, 23 B), die einstückig aus Kunstharz, wie beispielsweise Teflon oder dergleichen, hergestellt sind und die Einlässe (21 A, 21 B) und Auslässe (22 A, 22 B) aufweisen, sowie hin- und hergehende Antriebsvorrichtungen (24 A, 24 B) zu einer Kompressions- und Expansionsbewegung ihrer jeweiligen Balganordnungen (23 A, 23 B) und elektromagnetische Ein/Aus-Ventile (25 A, 25 B und 26 A, 26 B), die an der Einlaßseite und der Auslaßseite in dieser Reihenfolge angeordnet sind und die somit derart gesteuert werden können, während der Kompressionsbewegung der Balganordnung (23 A oder 23 B) das einlaßseitige Ventil (25 A oder 25 B) geschlossen und das abgabeseitige Ventil (26 A oder 26 B) geöffnet wird, während der Expansionsbewegung der Balganordnung (23 A oder 23 B) das einlaßseitige Ventil (25 A oder 25 B) geöffnet und das abgabeseitige Ventil (26 A oder 26 B) geschlossen wird. Im Pumpensystem (T) werden die Abgabebewegungen der ersten Pumpe (PA) und der zweiten Pumpe (PB) derart gesteuert, daß sie abwechselnd wirksam werden. Die hin- und hergehenden Antriebsvorrichtungen (24 A, 24 B) umfassen jeweils Kugelgewindespindeln (27 a, 27 b), die durch Impulsmotoren (Ma, Mb) in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung angetrieben werden, Kugelmutterelemente (29 a, 29 b), die einen Gewindeeingriff mit den Gewindespindeln (27 a, 27 b) aufweisen, und ferner durch Führungsvorrichtungen (28 a, 28 b) nicht-drehbar gehalten werden, so daß sie während der Vorwärts- und Rückwärts-Drehbewegung der Gewindespindeln (27 a, 27 b) in Axialrichtung hin und her bewegt werden, und schließlich Verbindungselemente (30 a, 30 b), mittels welchen die Kugelmutterelemente (29 a, 29 b) und die Balganordnungen (23 A, 23 B) jeweils miteinander verbunden sind. Die in der Figur aufgeführten Bezugszeichen (31 A, 31 B) sind Endschalter (LS), welche die Kugelmutterelemente (29 a, 29 b) an ihren jeweiligen unteren Hubenden erfassen um dabei die Impulsmotoren (Ma, Mb) anzuhalten. Zum Betrieb der Auftragspistole (G) wird, wenn ein am Griffabschnitt derselben befestigter Schalter (SW) niedergedrückt wird, ein elektromagnetisches Ein-Aus-Ventil (32) für die Auftragspistole geöffnet, womit das Grundiermittelfluid durch die Bürste (B) abgegeben wird, die am Abgabeende am Ende des Kopfteils (H) befestigt ist.

Es wird nun der Betrieb des Pumpensystems (PST) in bezug auf den Betrieb der Auftragspistole (G) in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben. Während das Kugelmutterelement (29 a) der hin- und hergehenden Antriebsvorrichtung (24 A) in der ersten Pumpe (PA) sich in der unteren Endlage befindet (wobei entsprechend die Balganordnung (23 A) expandiert bleibt), bleibt der Endschalter (31 A) über die Anschlagwirkung des Kugelmutterelementes (29 a) erfaßt, womit der Motor (Ma) zum Stillstand kommt. Inzwischen ist die zweite Pumpe (PB) im gleichen Zustand wie die erste Pumpe (PA). Wird der Schalter (SW) der Auftragspistole (G) niedergedrückt, so wird das Ventil (32) der Auftragspistole geöffnet, um dabei den Impulsmotor (Ma) der ersten Pumpe (PA) in Drehung zu versetzen (in Vorwärtsrichtung). Wird entsprechend die Gewindespindel (27 a) in Umlauf versetzt, so bewegt sich das Kugelmutterelement (29 a) von seiner unteren Endstellung nach oben (vorwärts), womit eine Kompressionsbewegung der Balganordnung (23 A) verursacht wird, ausgehend von deren expandiertem Zustand. Während sich das Kugelmutterelement (29 a) aufwärts bewegt, befindet sich der Endschalter (31 A) in seiner Aus-Stellung. Ferner wird durch die Einschaltbewegung des Schalters (SW) das einlaßseitige Ventil (25 A) in der ersten Pumpe (PA) geschlossen, während das auslaßseitige Ventil (26 A) geöffnet wird. Entsprechend wird während der Kompression der Balganordnung ein Volumen des darin vorhandenen Grundiermittels unter Druck abgegeben und durch den Endabschnitt der Auftragspistole (G) ausgegeben. Wird der Schalter (SW) der Auftragspistole, der für eine bestimmte Zeitspanne des Auftragsvorganges eingeschaltet blieb, ausgeschaltet, so kommt der Impulsmotor (Ma) in der ersten Pumpe (PA) zum Stillstand und beginnt anschließend, nach einer sehr kurzen Zeitspanne (t 1-t 2) eine Drehbewegung in Rückwärtsrichtung. Hält der Impulsmotor (Ma) an, so schließt sich das auslaßseitige Ventil (26 A), relativ gesehen, nicht augenblicklich, sondern wird gemäß Fig. 3 nach einer bestimmten Zeitspanne (t 1) geschlossen. Dies erfolgt, um eine verbleibende Ablenkung in der Balganordnung (23 A) zu gestatten, die aus deren elastischem Verhalten resultiert. Innerhalb einer bestimmten Zeit (t 2), nachdem das ausgangsseitige Ventil (26 A) geschlossen worden ist, beginnt der Impulsmotor (Ma) sich in Rückwärtsrichtung zu drehen und gleichzeitig wird das eingangsseitige Ventil (25 A) geöffnet. Anschließend bewegt sich während der Bewegung des Impulsmotors (Ma) in Rückwärtsrichtung das Kugelmutterelement (29 a) nach unten, wodurch die Balganordnung (23 A) expandiert wird. Während der Expansionsbewegung der Balganordnung (23 A) wird innerhalb der Balganordnung (23 A) ein Unterdruck erzeugt, so daß das Grundiermittelfluid in der eingangsseitigen Leitung in die Balganordnung eingeführt werden kann. Der Impulsmotor (Ma) dreht sich während seiner Rückwärtsbewegung mit größerer Drehzahl als während seiner Vorwärtsdrehbewegung, damit die Balganordnung (23 A) sich schneller in der Expansionsbewegung als in der Kompressionsbewegung bewegt und somit rasch zurückkehrt. Erreicht das Kugelmutterelement (29 A) seine untere Endstellung, so wird der Endschalter (31 A) betätigt, um den Impulsmotor (Ma) anzuhalten. Anschließend wird innerhalb einer bestimmten Zeitdauer (t 3) nach dem Anhalten des Impulsmotors (Ma) das einlaßseitige Ventil (25 A) geschlossen. Entsprechend wird der Schalter (SW) der Auftragspistole niedergedrückt, um erneut den Auftragsvorgang zu beginnen, das Ventil (32) der Auftragspistole wird einmal mehr geöffnet und der Impulsmotor (Mb) in der zweiten Pumpe (PB) beginnt, sich zu drehen (in Vorwärtsrichtung), während der Impulsmotor (Ma) in der ersten Pumpe (PA) im Ruhezustand bleibt. Anschließend führt die zweite Pumpe (PB) den gleichen Betriebsvorgang aus, wie er vorausgehend für die erste Pumpe (PA) beschrieben wurde, so daß das Grundiermittelfluid in der Leitung (2) unter Druck abgegeben und durch den Endabschnitt der Auftragspistole (G) beim Betrieb gemäß Fig. 3 abgegeben werden kann. Auf diese Weise führen, sooft die Auftragspistole (G) zum Gebrauch betätigt wird, die erste und die zweite Pumpe (PA, PB) abwechselnd eine Reihe von Bewegungen durch.

Bei dem vorausgehend beschriebenen Pumpensystem kann der Pumpvorgang zufriedenstellend unter Verwendung eines verhältnismäßig kleinen Volumens von Abgabefluid durchgeführt werden und ferner kann eine konstante Abgabe des Fluids mit Genauigkeit erfolgen, bedingt durch das fehlende Lecken des Fluids, das bei einer Zahnradpumpe üblich ist, womit der Wirkungsgrad verbessert wird. Da die Balganordnung keiner Abnützung und keinem Bruch unterliegt, der sich aus dem gegenseitigen mechanischen Kontakt bei den Zähnen der Zahnräder ergibt, hat die Pumpe eine lange Lebensdauer und erzeugt weniger Störungen. Insbesondere ist gemäß dem erfindungsgemäßen Pumpensystem ein Paar der aufgeführten Pumpen vorgesehen, so daß die Abgabebewegungen abwechselnd durchgeführt werden, was den Vorteil hat, daß eine konstante Fluidströmung abgegeben werden kann und daß ferner, falls eine der beiden Pumpen ausfällt, die andere noch verfügbar ist, um den Betrieb fortzuführen.

Falls die Auftragspistole (G) nicht länger als während einer Zeitdauer von einer Stunde verwendet wird, wird das Dreiweg-Elektromagnetventil (3) betätigt, so daß die Leitung (2) eine Strömungsverbindung mit der Leitung (4) aufweist und das Pumpensystem (T) damit eine Umlaufbewegung des Grundiermittels liefert, wodurch das Grundiermittel in der Leitung (2) an einem Erhärten gehindert wird. Die Auftragspistole (G) kann am distalen Ende eines Roboterarmes zum automatischen Betrieb der Auftragspistole (G) befestigt werden. Ferner kann ein automatischer Betrieb des gesamten erfindungsgemäßen Pumpensystems leicht durchgeführt werden.

Claims (6)

1. Pumpensystem zur Abgabe von Fluid unter Druck, gekennzeichnet durch ein Paar Pumpen (PA, PB), von denen jede eine Balganordnung (23 A, 23 B) umfaßt, die einen Einlaß (21 A, 21 B) und einen Auslaß (22 A, 22 B) umfaßt, eine hin- und hergehende Antriebsvorrichtung (24 A, 24 B) für eine Kompressions- und Expansionsbewegung der Balganordnungen, und ein Paar Ein-Aus-Elektromagnetventile, die jeweils in der Einlaßseite und der Auslaßseite der Balganordnungen angebracht sind, so daß während der Kompressionsbewegung der Balganordnungen das Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Einlaßseite geschlossen wird, während das gegenüberliegende Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Auslaßseite geöffnet wird, und während der Expansionsbewegung der Balganordnungen das Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Einlaßseite geöffnet und das Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Auslaßseite geschlossen wird, wobei die paarweise angeordneten Pumpen so gesteuert werden, daß sie die Abgabebewegungen abwechselnd durchführen.

2. Pumpensystem zur Abgabe von Fluid unter Druck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Pumpen (PA, PB), die an ihrem Ende in Strömungsverbindung mit einer Auftragspistole (G) stehen, während einer einzelnen Betätigung der Auftragspistole die Abgabebewegungen abwechselnd durchführen.

3. Pumpensystem zur Abgabe von Fluid unter Druck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und hergehende Antriebsvorrichtung (24 A, 24 B) einen Motor (Ma, Mb) umfaßt, sowie eine Gewindespindel (27 a, 27 b) , die in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung vom Motor angetrieben wird, und ein Mutterelement (29 a, 29 b), das in Gewindeeingriff mit der Gewindespindel steht und mit einem Ende mit der Balganordnung in Verbindung steht.

4. Pumpensystem zur Abgabe von Fluid unter Druck nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein-Aus-Elektromagnetventile (25 A, 25 B; 26 A, 26 B) derart gesteuert werden, daß sie nach dem Abschalten des Motors ausschalten.

5. Pumpensystem zur Abgabe von Fluid unter Druck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Balganordnungen (23 A, 23 B) einstückig aus weichem Kunstharz hergestellt sind.

6. Pumpensystem zur Abgabe von Fluid unter Druck, gekennzeichnet durch ein Paar Pumpen (PA, PB), von denen jede eine Balganordnung (23 A, 23 B) mit einem Einlaß und einem Auslaß umfaßt, eine hin- und hergehende Antriebsvorrichtung (24 A, 24 B) für eine Kompressions- und Expansionsbewegung der Balganordnungen, und ein Paar Ein-Aus- Elektromagnetventile (25 A, 25 B; 26 A, 26 B), die jeweils an der Einlaßseite und der Auslaßseite der Balganordnungen angebracht sind, so daß während der Kompressionsbewegung der Balganordnungen das Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Einlaßseite geschlossen wird, während das entgegengesetzte Ein-Aus-Magnetventil in der Auslaßseite geöffent wird, und daß während der Expansionsbewegung der Balganordnungen das Ein-aus-Elektromagnetventil in der Einlaßseite geöffnet wird, während das Ein-Aus-Elektromagnetventil in der Auslaßseite geschlossen wird, und daß die paarweise angeordneten Pumpen, die an den Enden ihrer Auslässe über ein richtungsabhängiges Ventil (3) mit einer Auftragspistole (G) in Strömungsverbindung stehen, derart gesteuert werden, daß bei der Betätigung der Auftragspistole die Pumpen ihre Abgabebewegungen ausführen und ferner, falls die Auftragspistole während einer bestimmten Zeitspanne unbetätigt bleibt, das richtungsabhängige Ventil und die Pumpen derart arbeiten, daß die Fluidströmung durch das richtungsabhängige Ventil umgewälzt wird.