CH644079A5

CH644079A5 - Pneumatische foerdereinrichtung mit regelbarer foerderleistung fuer pulverfoermiges bis koerniges massegut und dazugehoeriger druckregler.

Info

Publication number: CH644079A5
Application number: CH1016979A
Authority: CH
Inventors: Kurt Moos; Karl Buschor
Original assignee: Gema Ransburg Ag
Priority date: 1978-11-14
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1984-07-13
Also published as: US4284032A; GB2038266B; DE2849295C2; GB2038266A; BR7907357A; JPS55111320A; FR2441565B1; ES485899A1; FR2441565A1; DE2849295A1

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Fördereinrichtung mit regelbarer Förderleistung für pulverförmiges bis körniges Massegut, insbesondere zum Sprühbeschichten von Gegenständen, bei welcher das Gut aus einem Vorratsbehälter von einem Treibgasstrom in einem pneumatischen Fördergerät angesaugt und in eine Förderleitung geblasen wird, und bei welcher sich in der Treibgasleitung ein Druckregler befindet.

Ausserdem betrifft die Erfindung einen zugehörigen Druckregler.

Eine pneumatische Fördereinrichtung dieser Art und ein pneumatisches Fördergerät dazu, letzteres wird auch Injektor oder Diffusor genannt, sind aus der DE-PS 1 266 685 bekannt.

Eine Sprüheinrichtung zum Sprühbeschichten von Gegenständen, welcher von einer pneumatischen Fördereinrichtung der genannten Art Massegut zugeführt werden kann, ist aus der CH-PS 429 517 bekannt.

Ferner ist aus der DE-OS 26 02 844 ein Druckregler bekannt. Dieser kann jedoch nicht fernbedient werden. Auch eignet er sich wegen Leckverlusten und Ungenauigkeiten nicht für die Regelung von Gas. Deshalb musste man bisher bei den bekannten pneumatischen Fördereinrichtungen ausser einem Druckminderer zusätzlich auch ein getrenntes Magnetventil (Auf-Zu-Ventil) sowie ein Manometer verwenden. Das Manometer zeigt den am Druckminderer einzustellenden Druckwert an. Erst nach Vornahme dieser Einstellung wird das Magnetventil geöffnet.

Das Sprühbeschichten mit bekannten pneumatischen Fördereinrichtungen hat folgende Nachteile:

1. Die im Sprüh verfahren zu beschichtenden Gegenstände benötigen häufig in einem Bereich eine dickere Beschichtung als in einem anderen Bereich. Da eine automatische Einstellung bei den bekannten Einrichtungen nicht möglich ist, hat man bisher mit einer mittleren Schichtdicke beschichtet, d.h. teilweise zu dick und teilweise zu dünn. Unterschiedlich lange Verweilzeiten der Gegenstände vor der Sprüheinrichtung sind nicht möglich, weil die Gegenstände von der Transporteinrichtung kontinuierlich durch den Trockner hindurchgeführt werden. Lässt man die Transporteinrichtung diskontinuierlich laufen, dann ergeben sich dadurch unerwünschte andere Nachteile.

2. Wenn verschiedene Gegenstände nacheinander beschichtet werden, wird jeweils viel Zeit für die Einstellung der neuen Druck- und Förderwerte erforderlich.

3. Unerwünschte Veränderungen im Fördergutstrom werden jeweils erst bemerkt, wenn die betreffenden Gegenstände bereits damit beschichtet wurden, so dass Ausschuss entsteht.

4. Die bekannten Einrichtungen geben kontinuierlich das geförderte Massegut ab. Das zwischen den zu beschichtenden Gegenständen abgegebene Massegut muss durch teure Einrichtungen hoher Saugleistung abgesaugt, gereinigt und dosiert dem Vorratsbehälter für das Massegut zurückgeführt werden.

5. Die für den Transport und die Einstellung der geförderten Menge an Massegut erforderlichen Gase, normalerweise Luft, sind Druckschwankungen unterworfen, die sich nachteilig auswirken, beispielsweise in Form einer zu dünnen Beschichtung der Gegenstände, was zu Ausschuss führt oder erneut beschichtet werden muss, oder in Form von zu dicken Beschichtungen, was einen unnötigen Material- und Kostenaufwand bedeutet.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine optimalere Arbeitsweise und Bedienbarkeit zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine Ausbildung gelöst, wie sie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 umschrieben ist.

Die Einstellung des Druckreglers kann von einem Wert Null bis zu einem Höchstwert reichen, wobei im ersteren Falle der Druckregler den Durchgang zwischen Eingang und Ausgang vollständig verschliessen kann. Auch die Grösse des dem Elektromagneten des Druckreglers zuzuleitenden elektrischen Signals kann vom Wert Null bis zu einem bestimmten Höchstwert reichen. Dies bedeutet, dass bei einem elektrischen Signal des Wertes Null keine Spannung am Elektromagneten anliegt. In diesem Zustand ist der Elektromagnet nicht erregt und vorzugsweise das Hauptventil des Druckreglers geschlossen.

Durch die Erfindung ist es möglich, die Förderleistung zu programmieren. Der Elektromagnet kann an einen Programmgeber angeschlossen sein, der ihm in bestimmter Zeitfolge bestimmte elektrische Sollwert-Signale zuleitet. Gleichzeitig oder alternativ hierzu ist es möglich, den geförderten Gas-Gut-Strom zu messen und in Abhängigkeit hiervon dem Elektromagneten des Druckreglers entsprechende Signale zuzuleiten, beispielsweise bei einer unerwünschten Änderung des Gutstromes die Gaszufuhr zu ändern oder ganz abzuschalten. Ferner ist es möglich, dem Elektromagneten Signale zuzuleiten, die ihm anzeigen, ob ein Gegenstand vorhanden ist, der den Gutstrom aufzunehmen hat, also beispielsweise, ob gegenüber einer Sprühpistole ein zu beschichtender Gegenstand vorhanden ist oder nicht. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Abgabe von Massegut zwischen den einzelnen zu beschichtenden Gegenständen zu unterbrechen. Auch kann durch den genannten Programmgeber der Elektromagnet so eingestellt werden, dass der Gasstrom auf einen anderen Wert eingestellt wird. Dadurch ändert sich in entsprechender Weise die geförderte Massegutmenge und damit auch die auf einen Gegenstand aufgebrachte Beschichtungs-stärke.

Eine Beeinflussung des Gutstromes ist sowohl durch eine Änderung des Treibgasstromes als auch durch eine Änderung des Steuergasstromes möglich. Beide Leitungen dieser Gasströme münden in das pneumatische Fördergerät.

Der zugehörige Druckregler für die pneumatische Fördereinrichtung ist gemäss der Erfindung nach Patentanspruch 13 ausgebildet.

Ein häufig geeignetes und billiges Gas ist Luft.

Der Regler nach der Erfindung regelt so genau, dass praktisch keine merklichen Druckschwankungen mehr auftreten. Durch die beiden Drosseln des Rückführdruckraumes wird

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ein sogenannter Druckteiler gebildet, durch welchen die Regelungen nicht mehr statisch, sondern dynamisch erfolgen. Dadurch kann am Ausgang praktisch der gleiche Druck erzielt werden wie am Eingang. Ferner können durch die verstellbare Drossel herstellungsbedingte Toleranzen ausgeglichen werden, so dass bei einer Einstellung eines gewünschten Druckes kein Manometer mehr erforderlich ist, da jeder an den Elektromagneten des Druckreglers angelegter Spannungswert einem ganz bestimmten Gasdruck entspricht. Die Regelabweichungen des Druckreglers sind kleiner als plus-minus 1 Prozent.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiele beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Druckreglers der Fördereinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. 1 mit Angaben der im Druckregler wirkenden Kräfte und Drücke, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Fördereinrichtung nach der Erfindung in Form einer Sprühbeschichtungs-anlage.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Druckregler 100 enthält einen Eingang 1 und einen Ausgang 2. Zwischen beiden befindet sich ein Zylinder 3, der ein Teil des Einganges 1 ist und jeweils mit dessen Druck beaufschlagt wird. Der Hohlraum des Zylinders 3 mündet über einen Ventilsitz 4 in den Ausgang 2. Ein vom Ausgang 2 her an den Hauptventilsitz 4 anlegbarer Hauptventilkörper 5 wird von einer im Ausgang 2 untergebrachten Druckfeder 6 in Schliessstellung gedrängt. Das Ventilverschlusselement 7 des Hauptventilkörpers 5 ist über ein im Querschnitt kleineres Verbindungsstück 8 mit einem Kolben 9 verbunden, der in dem Zylinder 3 bezüglich des Ventilsitzes 4 in Schliessrichtung bzw. Öffnungsrichtung geführt ist. Auf der vom Druck des Einganges 1 abgewandten Seite des Kolbens 9 befindet sich ein Rückführdruckraum 10, der vorzugsweise einen grösseren Querschnitt als der Kolben 9 hat und von einer ebenfalls entsprechend grösseren Membran 11 abgeschlossen ist. Die Membran 11 ist durch Teller 12 verstärkt und ihre Mitte liegt über eine Druckstange 13 von der Seite des Rückführdruckraumes 10 her am Kolben 9 an. Der Rückführdruckraum 10 ist über eine Leitung 16, in der sich eine feste Drossel 17 befindet, mit dem Ausgang 2 verbunden. Ferner ist der Rückführdruckraum 10 über eine Entlüftungsleitung 18, in der sich eine einstellbare Drossel 19 befindet, mit einem Entlüftungsraum verbunden. Wenn das zu regelnde Strömungsmittel Luft ist, kann der Entlüftungsraum die umgebende Atmosphäre sein, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Der Eingang 1 ist über eine Steuerdruckleitung 21 mit einem Steuerdruckraum 22 verbunden. Dieser befindet sich auf der vom Rückführdruckraum 10 abgewandten Seite der Membran 11 und hat beispielsweise den gleichen Querschnitt wie dieser Rückführdruckraum 10. In der Steuerdruckleitung 21 befindet sich eine Strömungsdrossel 23. Femer befindet sich in der Steuerdruckleitung 21 zwischen der Drossel 23 und dem Eingang 1 ein Regel ventil zur Vorregelung des Steuerdruckes. Dieses Steuervordruck-Regelventil enthält einen Ventilkörper 24, der von der stromabwärtigen Seite her an einen Ventilsitz 26 angelegt werden kann. Eine Druckfeder 27 drängt ihn in Öffnungsrichtung. Der die Feder 27 enthaltende Raum 28 ist mit der Atmosphäre verbunden. Die Feder 27 drückt auf einen Kolben 29, der in einer Zylinderbohrung 30 geführt ist. Durch den Zylinderraum 30 erstreckt sich ein im Querschnitt kleineres Verbindungsstück 31, das den Kolben 29 mit dem Ventilverschlusselement 25 verbindet. Eine den Anfang der Steuerdruckleitung 21 bildende Bohrung 32 verbindet den Eingang 1 mit dem Zylinderraum 30. Der vom Eingangsdruck beaufschlagte, für eine Verschiebung des Ventilkörpers 24 massgebliche Querschnitt des Kolbens 29 kann grösser sein als der des Ventilverschlusselements 25.

Die Kolben 29 und 9 der beiden Ventilkörper 24 und 5 können durch O-Ringe 33 bzw. 34 gegen die die Kolben aufnehmende Zylinderwand abgedichtet sein.

Ein Ring 35 hält die Membran 11 in ihrer Lage und dichtet den Steuerdruckraum 22 gegenüber dem Rückführdruckraum 10 ab. Der Steuerdruckraum 22 ist über eine Entlüftungsleitung 37 mit einem Entlüftungsraum verbunden, der im Falle von Luft als Strömungsmittel die umgebende Atmosphäre sein kann. In der Entlüftungsleitung 37 befindet sich ein Steuerventil 38. Sein Ventilkörper 39 ruht auf einem Ventilsitz 40. Die Ventilsitzbohrung 43 hat einen kleineren Querschnitt als die vom Druck des Steuerdruckraumes 22 beaufschlagte Fläche der Membran 11. Der Ventilkörper 39 liegt auf der vom Steuerdruckraum 22 abgewandten Séite an dem Ventilsitz 40 an. Der Ventilkörper 39 wirkt mit der Ankerstange 41 eines als Sollwertgeber dienenden Elektromagneten 42 zusammen. Die Ankerstange 41 übt auf den Ventilkörper 39 je nach angelegter Stromstärke eine mehr oder weniger starke Kraft aus, entsprechend dem gewünschten Sollwert. Der Elektromagnet 42 ist vorzugsweise ein Proportionalmagnet. Der Ventilkörper 39 kann unter der Vorspannung einer ihn in Schliessstellung drängenden Feder stehen. Diese Feder ist nicht dargestellt und kann sich im Elektromagneten 42 befinden.

Funktion:

Für die Beschreibung wird angenommen, dass das Strömungsmittel Luft ist. Die Luft vom Druckluftnetz tritt durch eine Bohrung, die ein Teil des Einganges 1 ist, in den Regler ein. Der Netzdruck wirkt im Zylinderraum 3 einerseits auf den Kolben 9, der mit dem O-Ring 34 gegen den Rückführdruckraum 10 abgedichtet ist, und andererseits auf das Verschlusselement 7 des Hauptventilkörpers 5. Im weiteren strömt Luft (Steuerluft) durch die Bohrung 32 zur Steuervordruckregelung. Durch diese Steuervordruckregelung ist es möglich, den zur Steuerung des Reglers benötigten Steuervordruck bis auf z.B. ±0,2 bar vorzuregeln, unabhängig der Netzdruckschwankungen. Zur Funktion derselben: Der Netzdruck wirkt auch in dem Zylinderraum 30 einerseits auf den Kolben 29, der mit dem O-Ring 33 gegen den Raum 28 (Atmosphärendruck) abdichtet, und andererseits auf das Ver- • schlusselement 25 des Steuervordruckventilkörpers 24. Die wirksamen Querschnitte von 29 und 25 sind gleich gross, so dass sich die beiden durch den Netzdruck hervorgerufenen Kräfte aufheben. Es herrscht also unabhängig vom Netzdruck immer Gleichgewicht. Mit der Feder 27 kann der Wert des Steuervordruckes gewählt werden, je nach gewünschtem Maximalausgangsdruck und minimalem Netzdruck. Durch die Vorspannung der Feder 27 öffnet der Steuervordruck-Ventilkörper 24 und Steuerluft gelangt in den stromaufwär-tigen Ventilraum 44. Der Ventilkörper 24 öffnet nun solange, bis im Raum 44 der zur Federvorspannung zugehörige Druck herrscht. Das Gleichgewicht ist dann erreicht, wenn das Produkt aus Druck im Raum 44 (Steuervordruck) mal Fläche des Steuervordruck-Ventilverschlusselement 25 gleich der Federvorspannung ist. Erhöht sich nun z.B. der Netzdruck, so regelt der Ventilkörper 24 insofern, als er sich solange in Schliessrichtung (nach rechts) bewegt, bis das Produkt Steuervordruck mal Fläche wieder gleich der Federvorspannung ist. Hinzu kommt natürlich noch die Reibungskraft,

welche durch den O-Ring hervorgerufen wird. Wäre keine s

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Reibung vorhanden, würde auch keine Regelabweichung auftreten. Diese Reibung geht doppelt in die Berechnung der Regelabweichung ein (Öffnungs- und Schliessrichtung) und zwar folgendermassen:

Ventilkörper-Durchmesser beispielsweise d = 12 mm Reibungskraft Fr = 200 p

A- ^

- -s-

AP = 2Fr = (^4 kp—— = 0,35 kp/cm2 ~ ± 0,2 bar d2 (l,2)2*7icm2

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Dabei bedeuten:

Fr = Reibungskraft d = Durchmesser des Steuervordruck-Ventilverschlussele-ments 25

A = Fläche des Ventilverschlusselements 25 p = Druck im Ventilraum 44

Mit dieser Steuervordruckregelung ist es also möglich, den Steuervordruck bei Netzschwankungen bis auf etwa ±0,2 bar genau vorzuregeln.

Die Steuerluft strömt nun weiter aus dem Ventilraum 44 über die Drossel 23 in den eigentlichen Steuerdruckraum 22 und, sofern kein Strom am Proportionalmagnet 42 fliesst, durch die Ventilsitzöffnung 40 und eine stromabwärtige Bohrung 45 der Entlüftungsleitung 37 in die Atmosphäre (Freie). Es baut sich also kein Steuerdruck auf. Somit ist auch ersichtlich, warum die Steuerluft von 44 nach 22 über eine Drossel 23 führt, weil nämlich diese Luftmenge verlorengeht (Eigenluftverbrauch des Reglers). Der Eigenluftverbrauch im stromlosen Zustand wird also auch durch den Öffnungsquerschnitt der Drossel 23 und den eingestellten Steuervordruck (Federvorspannung) bestimmt. Fliesst nun am Magnet 42 ein Strom, so baut sich im Steuerdruckraum 22 ein zugehöriger Steuerdruck auf, welcher mit Hilfe des Ventilschlusselements 39 gebildet wird, und zwar folgendermassen: Bei jedem Strom wirkt eine zugehörige Kraft Fm an der Ankerstange 21. Diese Kraft wirkt nun auf das Ventil verschlusselement 39. Der so entstehende Steuerdruck Pst berechnet sich:

Querschnitt der Ventilbohrung 43

Die überschüssige Steuerluftmenge wird wieder gleich abgeführt wie im stromlosen Zustand über die Ventilsitzbohrung 43 und die Auslassbohrung 45 der Entlüftungsleitung 37.

Die kleine Steuervordrucksschwankung von maximal ±0,2 bar kann durch den Proportionalmagneten 42 bis zu einer akzeptablen Abweichung fein ausgeregelt werden (max. ±0,015 bar). Wäre diese Steuervordruckregelung nicht vorhanden, könnte der Magnet eine Netzdruckschwankung von z.B. 3 bar auf höchstens ±0,1 bar ausregeln. Diese Abweichung des Steuerdruckes Pst ergäbe am Ausgang 2, ohne die Abweichungen des Reglers selbst, eine Ausgangsdruckschwankung von etwa ±0,15 bar. Vergleiche nachfolgende Formel 3.

Der so aufgebaute Steuerdruck wirkt nun auf die Membran 11, welche mittels des Ringes 35 den Steuerdruckraum 22 und den Rückführdruckraum 10 gegeneinander abdichtet. Die Membran 11 wandelt mit Hilfe der Teller 12 den Druck wieder in eine Kraft Fd um, welche dann über die Druckstange 13 auf den Hauptventilkörper 5 wirkt. Mit Hilfe dieser Umwandlung (Kraft Fm von z.B. maximal 2. Okp an der Ankerstange 41 in den Steuerdruck Pst von z.B. maximal 4,0 bar und von diesem in die Kraft z.B. maximal 72 kp an der Ankerstange 13) kann eine beliebige Kraftverstärkung erreicht werden, da die Durchmesser der Ventilsitzbohrung 43 und der Membran 11, welche ein Mass für die Kraftverstärkung sind, frei gewählt werden können. Bei den angenommenen Massen wirkt bei diesem Regler eine ungefähr 36-fache Kraftverstärkung.

Durch die Kraft Fd an der Druckstange 13 wird nun der Hauptventilkörper 5 gegen die Schliessfeder 6 in Öffnungsrichtung verschoben, so dass der Luftdurchgang frei wird. Die Luft strömt vom Eingang 1 in den Ausgang 2 und dann aus dem Regler. Im Ausgang 2 baut sich der Reglerausgangsdruck oder Sekundärdruck Pa auf. Dieser Ausgangsdruck wird über die feste Drossel 17 in den Rückführdruckraum 10 auf die Membran 11 geleitet. Der Luftstrom führt weiter über die verstellbare Drossel 19 und Auslassbohrung 46 der Entlüftungsleitung 18 ins Freie. Da alles dynamisch erfolgt, bilden diese beiden Drosseln einen sogenannten Druckteiler. Über den beiden Drosseln entsteht ein bestimmter Druckabfall, je nach Grösse ihres Durchtrittsquerschnittes. Der Vorteil der Druckteilerschaltung liegt darin, dass mit Hilfe der verstellbaren Drossel 19 das Verhältnis der Durchtrittsquerschnitte dieser beiden Drosseln 17 und 19 beliebig gewählt werden kann und somit zu einem bestimmten Druck am Ausgang 2 ein beliebiger Rückführdruck im Rückführdruckraum 10 eingestellt werden kann.

Die beiden Extremfälle: Wenn der Durchtrittsquerschnitt der veränderbaren Drossel 19 den Wert Null hat, denn ist der Druck Pr im Rückführdruckraum 10 gleich dem Druck Pa im Ausgang 2 (kein Druckteiler); geht der Durchtrittsquerschnitt der einstellbaren Drossel 19 gegen Unendlich, dann geht der Druck Pr im Rückführdruckraum 10 gegen Null (Regler wirkt nicht mehr als Regler, da der Rückführdruck bei jedem Ausgangsdruck gleich Null ist).

Der Rückführdruck Pr wird als Ist-Wert des Reglerausganges mit dem Steuerdruck Pst an der Membran 11 verglichen. Der Hauptventilkörper 5 wird solange in Öffnungsrichtung verschoben, bis die resultierende Kraft auf den Hauptventilkörper gleich Null ist. Dann bleibt der Hauptventilkörper 5 stehen und der Ausgangsdruck im Ausgang 2 bleibt konstant.

Fig. 2 zeigt das Angreifen der verschiedenen Kräfte am Hauptventilkörper 5. Es bedeuten:

Am: Fläche der Membran 11 A3: Fläche des Kolbens 9

Ae: Fläche des Hauptventil-Verschlusselements 7

Fr: Reibungskraft des O-Ringes 34 (Fri in Öffnungsrichtung)

( Frz in Schliessrichtung)

Ff: Kraft der Schliessfeder 6

Fmv: Kraft für Verformung der Membran 11

Pa: Druck im Ausgang 2

Pr: Druck im Rückführdruckraum 10

Pst: Druck im Steuerdruckraum 22

Gleichgewichtsgleichung für die Bewegung des Hauptventilkörpers 5 in Öffnungsrichtung: Formel 1

Psti • Am = Pri (AM-A3) + Pai • Aó + Ffi + Fr + Fmvi

Wird jetzt z.B. der Druck Pe im Eingang 1 erhöht, dann bewegt sich der Hauptventilkörper 5 in Schliessrichtung, weil der Druck Pa im Ausgang 2 zu gross wird und somit die resul5

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tierende Kraft am Hauptventilkörper ungleich Null ist. Er bewegt sich wiederum solange, bis Kräftegleichgewicht herrscht.

Die Gleichgewichtsgleichungen für die Bewegung des Hauptventilkörpers 5 in Schliessrichtung sind: Formel 2

Psi2 • Am = Pr2 (Am-As) + Pa2 • Aó + Ff2-Fr + FmV2 Ff: Ffi FMV2^ Fmvi

Interessant ist natürlich jetzt, die Regelabweichung A Pa des Ausgangsdruckes zu kennen, also die Differenz von Pa2-Pai. Für die Berechnung wird von folgenden Werten ausgegangen:

Pr 0,69 PA

Pr2 = 3,45 kp/cm2

A Psi max = 0.03 kp/cm2

Pst = 4,0 kp/cm2

Pa2 = 5,0 kp/cm2

Fr = 0,25 kp

AFf~0

AFmv«*0

Ff2 = 4,5 kp

Am = 15,9 cm2

A3 = 3,33 cm2

Aó = 3,14cm2

Dies führt zur folgenden Gleichung für die Regelabweichung: Formel 3

. _ APst • Am + 2Fr + AFf + A Fmv

APa =

0,69 (Am — A3) + AÓ

Daraus ergibt sich eine maximale Regelabweichung von A Pa max = 0,082 kp/cm2 0,08 bar < ± 1% von Pa

Ist also die Netzdruckschwankung beliebig gross, dann bleibt der eingestellte Druck im Ausgang 2 immer in den Grenzen ± 0,04 bar. Da nun aber bei den meisten Druckluftkompressoren die Schalthysterese auf 3 bar eingestellt ist, wird der Regler im Innern so korrigiert, dass bei einer Eingangsdruckschwankung von 3 bar der Druck am Ausgang 2 den eingestellten Wert in etwa beibehält.

Deshalb sind die beiden Flächen Aó und A3 des Reglers entsprechend Fig. 1 (abweichend von Fig. 2) auch nicht gleich gross. Es tritt damit im Innern des Reglers eine auf den Hauptventilkörper 5 wirkende pifferenzkraft auf, hervorgerufen durch den Netzdruck Pe. Durch diese Differenzkraft ändert sich die Formel 3 zu:

. _APsi • Am + 2Fr + AFf + AFmv — APe • (A3 — Aó) 0,69 • (Am — A3) + Aó

Mit A Pe = 3 bar (Schalthysterese des Kompressors) folgt: A Pa = 0,03 bar

Nochmals ein Wort zum Druckteiler:

Die Formeln (1) und (2) zeigen einen weiteren grossen Vorteil des Druckteilers. Dank dem ist es möglich, praktisch den gleichen Ausgangsdruck Pa im Ausgang 2 zu erhalten, wie am Eingang 1 minimal (Pe min) vorhanden ist, und zwar deshalb, weil man mit einem beliebigen Steuerdruck (Pst < Pe min)

einen beliebigen Ausgangsdruck (maximal Pe min) erreichen kann. Ohne Druckteiler ist das nicht möglich.

Beim Regler ohne Druckteiler gilt Pr = Pa und Pst max = Pe min. In diesem Falle ist aber eine gute Regelung des Steuerdruckes unmöglich.

Eingesetzt in Formel (1) folgt Pa max = 4,75 bar, wenn Pe min = 5 bar. Bei 5 bar Eingangsdruck ist somit am Ausgang 2 ein Maximaldruck von 4,75 bar erreichbar, der allerdings überhaupt nicht genau geregelt werden kann (maximal in den Grenzen ± 0,25 bar).

Die Vorteile des Druckteilers:

- zu jedem beliebigen Strom am Proportionalmagnet 42 kann mit der verstellbaren Drossel 19 ein gewählter Ausgangsdruck im Ausgang 2 eingestellt werden,

- alle Fabrikationstoleranzen (Drosseln, Abstände usw.) und die Abweichungen der Magnetkennlinie (Strom-Kraft) können ausgeglichen werden,

- kein Manometer am Ausgang 2 erforderlich, da zu jedem Strom ein bestimmter Ausgangsdruck gehört,

- es wird am Reglerausgang 2 nahezu der gleiche Druck erreicht, wie am Eingang 1 vorhanden ist.

Die in Fig. 3 gezeigte pneumatische Fördereinrichtung nach der Erfindung enthält mehrere gleichzeitig oder wahlweise verwendbare Regel- und Programmöglichkeiten.

Eine Treibgasleitung 101 mündet in ein pneumatisches Fördergerät 102. Der Treibgasstrom, vorzugsweise Luft, saugt in dem Fördergerät 102 nach dem Diffusor- oder Venturi-prinzip aus einem Vorratsbehälter 103 über eine Leitung 104 zum Beschichten dienendes, pulverförmiges bis körniges Massegut an und treibt dieses über eine Förderleitung 105 zu einer beispielsweise pistolenartigen Sprühvorrichtung 106, die das Massegut zerstäubt. Der Zerstäubungsstrahl der Sprüh Vorrichtung 106 ist auf Gegenstände 107 bzw. 108 gerichtet, die für diesen Beschichtungsvorgang mit einer Transportvorrichtung 109 an der Sprühdüse der Sprühvorrichtung 106 vorbeibewegt werden.

Ähnlich wie die Massegutleitung 104 mündet auch eine Steuergasleitung 110 in den Bereich grössten Unterdruckes der pneumatischen Fördereinrichtung 102. Die Menge des über die Leitung 104 angesaugten Massegutes ist abhängig von dem in diesem Bereich herrschenden Unterdruck. Durch Zuführen einer bestimmten Menge an Steuergas über die Leitung 110 kann der Unterdruck verändert und damit auch die angesaugte Massegutmenge reguliert werden. Als Steuergas dient vorzugsweise Luft. Normalerweise wird das Treibgas über die Leitung 101 mit konstantem Druck zugeführt und bei einer gewünschten Änderung der Förderleistung die je Zeiteinheit zugeführte Steuergasmenge entsprechend verändert. Je nach Anwendungsfall ist jedoch auch eine bestimmte Veränderung des Treibgasstromes erwünscht. Die Strömungsrichtung des Treibgases ist durch Pfeile 111, die Strömungsrichtung des Steuergases durch Pfeile 112, die Strömungsrichtung des Gas-Massegut-Gemisches durch Pfeile 113 und die Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung 109 mit den Gegenständen 107 und 108 durch einen Pfeil 114 angegeben.

Zur Einstellung und Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes befindet sich in der Treibgasleitung 101 ein Druckregler 100 der vorstehend beschriebenen Art. An den Elektromagneten 42 des Druckreglers 100 ist über eine elektrische Leitung 115 eine Vergleichs- und Umschalteinrichtung 116 angeschlossen. Über diese Vergleichs- und Umschalteinrichtung 116 können dem Elektromagneten 42 von einem Programmgeber 117 in bestimmter zeitlicher Folge bestimmte elektrische Sollwertsignale zugeleitet werden.

In der Förderleitung 105 für das Massegut-Gas-Gemisch befinden sich eine Messvorrichtung 118 beispielsweise zur Messung des Gemischdruckes und eine Vorrichtung 119 beispielsweise zur Messung des im Gemisch enthaltenen Fest-

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stofanteils. Ferner ist nahe der Auslassdüse der Sprühvorrichtung 106 eine Gegenstands-Ermittlungsvorrichtung 120 angeordnet, die in Abhängigkeit davon, ob sich gegenüber der Düse ein zu beschichtender Gegenstand befindet, Signale über eine Leitung 121 an die Vergleichs- und Umschalteinrichtung 116 abgibt. Ebenso gibt die Messvorrichtung 118 der Förderleitung 105 über eine Leitung 122 vom Messwert abhängige Signale an die Vergleichs-Umschalteinrichtung 116. Dadurch ist es möglich, dem Elektromagneten 42 des Druckreglers 100, der in der Treibgasleitung 101 angeordnet ist, gleichzeitig oder wahlweise von dem Programmgeber 117 und/oder von derGegenstands-Ermittlungsvorrichtung 120, bzw. in Form eines geschlossenen Regelkreises von der Messvorrichtung 118, Steuer- bzw. Regelsignale zuzuleiten.

Gleichzeitig ist es möglich, auch in der Steuergasleitung 110 einen Druckregler 100 zu haben, dessen Elektromagnet 42 über eine Vergleichs- und Umschalteinrichtung 125 gleichzeitig oder wahlweise von einem Programmgeber 126, der Messvorrichtung 119 der Förderleitung 105, bzw. der Gegen-stands-Ermittlungsvorrichtung 120, angesteuert werden kann.

Ferner ist es möglich, die beiden Vergleichs- und Umschalteinrichtungen 116 und 125 über eine Leitung 128 miteinander zu verbinden, damit der Treibgasstrom der Leitung 101 und der Steuergasstrom der Leitung 110 aufeinander abgestimmt werden können.

Es ist ersichtlich, dass durch die exakt arbeitenden, Regelabweichungen weitgehend vermeidenden Druckregler 100 das pneumatische Fördern von pulverförmigem bis körnigem Massegut, insbesondere das Sprühbeschichten von Gegenständen, weitgehend automatisiert werden kann.

Durch die mit dem Druckteiler der Druckregler 100 gegebenen Eichmöglichkeiten entfallen Manometer und teure, von Hand vorzunehmende Einstellvorgänge. Da die Druck7 644 079

regier 100 auch als Auf-Zu-Ventile wirken, werden keine zusätzlichen Absperrventile benötigt.

In den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Gegenständen 107 und 108 kann die Förderung an Massegut unter-s brachen werden. Dies kann durch Abstellen des Treibgasstromes der Leitung 101 oder durch verstärkte Zufuhr von Steuergas der Steuergasleitung 110 in den Unterdruckbereich geschehen, in welchem Falle ebenfalls kein Massegut gefördert wird. Dadurch wird Massegut eingespart bzw. io es muss nicht mehr soviel überschüssiges Massegut durch starke Vakuumquellen abgesaugt, gereinigt und dem Vorratsbehälter 103 zurückgeführt werden. Ferner können Gegenstände, die an verschiedenen Stellen verschieden starke Beschichtungen benötigen, in der erforderlichen Weise ver-i5 schieden stark besprüht werden, vorprogrammiert durch die Programmgeber 117 und/oder 126. Auch ist es möglich, eine Folge verschiedener Gegenstände nacheinander ohne Unterbrechung zu beschichten, indem die Programmgeber 117 und/oder 126 mit einem entsprechenden Programm versehen 20 werden. Beispielsweise können die flachen Gegenstände 107 eine geringe Beschichtung und die Gegenstände 108 eine dik-kere Beschichtung benötigen. Ferner ist es normalerweise erforderlich, dass in Hohlräume, wie sie die Gegenstände 108 haben, ein stärkerer Sprühstrahl gerichtet wird, damit die 25 Hohlräume ausreichend beschichtet werden.

Die Messvorrichtung 118 könnte auch an die Vergleichsund Umschalteinrichtung 125 angeschlossen sein, während die Messvorrichtung 119 an die Vergleichs- und Umschalteinrichtung 116 angeschlossen sein kann. 30 Die Treibgasleitung 101 und die Steuergasleitung 110 können mit gleichem Gas und aus dem gleichen Gasnetz versorgt werden. Wenn dagegen für jede der Leitungen 101 und 110 eine andere Gasquelle verwendet wird, dann können auch verschiedene Gasarten verwendet werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

644 079 PATENTANSPRÜCHE

1. Pneumatische Fördereinrichtung mit regelbarer Förderleistung für pulverförmiges bis körniges Massegut, insbesondere zum Sprühbeschichten von Gegenständen, bei welcher das Gut aus einem Vorratsbehälter von einem Treibgasstrom in einem pneumatischen Fördergerät angesaugt und in eine Förderleitung geblasen wird, und bei welcher sich in der Treibgasleitung ein Druckregler befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (10Q) einen Elektromagneten (42) aufweist, der je nach Grösse eines angelegten elektrischen Signals einen bestimmten vom Druckregler zu haltenden Druckwert einstellt, und dass der Elektromagnet (42) an eine elektrische Signalgebereinrichtung (116,117,118,

120) angeschlossen ist.

2. Fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalgebereinrichtung einen Programmgeber (1 17) aufweist, der dem Elektromagneten (42) ihn betätigende elektrische Signale zuführen kann.

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schlagbare wirksame Querschnitt des Ventilverschlusselementes (7) des Hauptventilkörpers (5).

3. Fördereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmgeber (117) nacheinander elektrische Signale verschiedener Stärke an den Elektromagneten (42) abgeben kann.

4. Fördereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmgeber (117) in einer bestimmten zeitlichen Folge elektrische Signale verschiedener zeitlicher Länge an den Elektromagneten (42) abgeben kann.

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5. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (105) eine Vorrichtung (118) zur Messung des Massegut-Gas-Stromes aufweist, die dem Elektromagneten (42) des Druckreglers

( 100) in Abhängigkeit vom Messwert bestimmte elektrische Signale zuleiten kann.

6. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Ermittlungsvorrichtung (120), die feststellt, ob den Massegut-Gas-Strom aufzunehmende Gegenstände (107,108) vorhanden sind, und dass in Abhängigkeit von deren Feststell-Ergebnis dem Elektromagneten (42) des Druckreglers (100) bestimmte elektrische Signale zugeleitet werden.

7. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher eine Leitung für Steuergas in den Unterdruckbereich des als Diffusor ausgebildeten pneumatischen Fördergerätes mündet, so dass durch Zuführen von Steuergas der Unterdruck in diesem Bereich und dadurch die Förderleistung geändert werden kann, und sich in der Steuergasleitung eine Einrichtung zur Einstellung der Steuergaszufuhr befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergas-Ein-stelleinrichtung einen in der Steuergasleitung (110) angeordneten zweiten Druckregler (100) mit einem Elektromagneten (42) aufweist, der je nach Grösse eines angelegten elektrischen Signals einen bestimmten vom Druckregler (100) zu haltenden Druckwert einstellt, und dass der Elektromagnet (42) an eine zweite elektrische Signalgebereinrichtung (126, 125,120,119) angeschlossen ist.

8. Fördereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Signalgebereinrichtung einen Programmgeber ( 126) aufweist, der dem Elektromagneten (42) des in der Steuergasleitung (110) angeordneten zweiten Druckreglers ihn betätigende elektrische Signale zuführen kann.

9. Fördereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmgeber (126) der zweiten Signalgebereinrichtung nacheinander elektrische Signale verschiedener Stärke an den Elektromagneten (42) abgeben kann.

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10. Fördereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmgeber (126) der zweiten Signalgebereinrichtung in einer bestimmten zeitlichen Folge elektrische Signale, vorzugsweise verschiedener zeitlicher Länge, an den Elektromagneten (42) abgeben kann.

11. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (105) eine Vorrichtung (119) zur Messung des Massegut-Gas-Stromes aufweist, die dem Elektromagneten (42) des in der Steuergasleitung (110) angeordneten Druckreglers (100) in Abhängigkeit vom Messwert bestimmte elektrische Signale zuleiten kann.

12. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlungsvorrichtung (120) vorgesehen ist, die feststellt, ob ein den Massegut-Gas-Strom aufzunehmender Gegenstand (107, 108) vorhanden ist, und dass in Abhängigkeit von deren Feststellergebnis dem Elektromagneten (42) des in der Steuergasleitung (110) vorhandenen Druckreglers (100) bestimmte elektrische Signale zugeleitet werden.

13. Druckregler für eine pneumatische Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher der Druckregler (100) der Treibgasleitung (101) und/oder der Druckregler (100) der Steuergasleitung (110) ein zwischen einem Ausgang für das Gas und einem Eingang für das Gas angeordnetes Hauptventil aufweist, dessen Ventilkörper den Ventilsitz je nach Regelzustand verschliesst oder verschieden weit öffnet, ferner mit einem Steuerdruckraum versehen ist, dessen Druck auf den Hauptventilkörper wirkt und der einerseits über eine Drossel mit dem Eingang und andererseits über ein Steuerventil mit einem Entlüftungsraum verbunden ist, weiter eine Druckeinstellvorrichtung enthält, die den Ventilkörper des Steuerventils mit einer vom eingestellten Druckwert abhängigen Kraft entgegen dem im Steuerdruckraum herrschenden Druck mehr oder weniger stark in Schliessstellung drängt, und eine Einrichtung zur Erfassung und Rückführung des Ist-Wertes des im Ausgang herrschenden Druckes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Druckregler (100) der Treibgasleitung (101) und/oder der Steuergasleitung (110) der genannte Elektromagnet (42) ein Teil der Druckeinstellvorrichtung ist und dass ein Rück-führdruckraum (10) vorgesehen ist, dessen Druck entgegen dem im Steuerdruckraum (22) vorhandenen Druck auf den Hauptventilkörper (5) wirkt, und der einerseits über eine Drossel (17) mit dem Ausgang (2) und andererseits über eine verstellbare Drossel (19) mit einem Entlüftungsraum verbunden ist.

14. Druckregler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Hauptventilkörper (5) gegen den Ventilsitz (4) in Schliessstellung drängende Feder (6) vorgesehen ist.

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15. Druckreglernach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruckraum (22) und der Rückführdruckraum (10) durch eine Membran (11) voneinander getrennt sind und die Membran (11) durch den Rückführdruckraum (10) hindurch mit dem Hauptventilkörper (5) in Verbindung steht.

16. Druckregler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Druck des Steuerdruckraumes (22) beaufschlagte wirksame Querschnitt des Steuerventilkörpers (39) kleiner ist als der von diesem Druck beaufschlagte wirksame Querschnitt der Membran (11).

17. Druckregler nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptventilkörper (5) mit einem Kolben (9) versehen ist, der in einem Zylinder (3) zwischen dem Eingang (1) und dem Rückführdruckraum (10) geführt ist.

18. Druckregler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Druck des Eingangs (1) beaufschlagbare, für eine Ventilkörperverstellung wirksame Querschnitt des Kolbens (9) grösser ist als der vom Eingangsdruck beauf2

19. Druckregler nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der den Eingang (1) mit dem Steuerdruckraum (22) verbindenden Leitung (21) zwischen dem Eingang (1) und einer zweiten Drossel (23) dieser Leitung ein Steuervordruck-Regelventil (24 bis 30) zur Vorregelung des Steuerdruckes angeordnet ist.

20. Druckregler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuervordruck-Regelventil (24 bis 30) einen Ventilkörper (24) aufweist, der durch den stromabwär-tigen Strömungsmitteldruck gegen einen Ventilsitz (26) in Schliessstellung gedrängt werden kann und der von der ström aufwärtigen Seite her dem Druck einer Feder ausgesetzt ist, die ihn in Öffnungsrichtung drängt.

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21. Druckregler nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (42) ein Proportionalmagnet ist.