CN105283675A - 文丘里泵和用于涂覆涂料的设备 - Google Patents

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Abstract

一种文丘里泵(2)，所述文丘里泵可用于从供给处(A)抽吸粉末、将所述粉末稀释并且随后经由输送管道将所述粉末输送至喷枪(D)，所述泵包括：外部主体(20)；至少一个粉末抽吸导管(22)；至少两个空气连接器(24，28)，所述至少两个空气连接器中的第一空气连接器(24)能够对注射器(284)进行供给以便在所述抽吸导管(22)内产生真空，并且第二空气连接器(28)能够对与粉末流分隔开的稀释空气回路进行供给；至少一个粉末排出喷嘴(26)，所述至少一个粉末排出喷嘴以扩散轴线(Y26)为中心，其入口位于所述第一空气连接器(24)和所述抽吸导管的下游；至少一个防护屏障(282)，所述至少一个防护屏障布置在稀释空气回路之内；以及所述稀释空气回路的至少一个出口尾端(284)，所述至少一个出口尾端围绕所述喷嘴(26)布置并且还被连接至所述输送管道(T)。所述防护屏障包括径向环绕所述喷嘴(26)的止回阀(282)。

Description

文丘里泵和用于涂覆涂料的设备
技术领域
本发明涉及一种使用文丘里技术的粉末泵，该粉末泵具体使用在用于静电涂覆粉末状涂料的方法中。文丘里泵是相对简单且便宜的构件。这种构件基于文丘里效应，所述构件在于通过注射高速空气产生真空以便从可含有流体化粉末层(powderbed)的储存器中吸入粉末，并且随后使用适于输送粉末的管道将粉末输送至气动或静电涂覆器。为了更容易地吸入位于储存器的底部的粉末，空气被注射到储存器的内部以便使粉末流体化。根据文丘里泵、涂覆器之间的供给距离以及输送管道的长度(可在三米到十五米之间变化)，这种类型的泵能够取得大约五十克/分钟到五百克/分钟的涂料流量。
背景技术
文丘里泵通常包括浸没在粉末储存器中的粉末抽吸导管、使得能够在抽吸导管内产生真空的空气连接器、使得能够将输送管道中的空气/粉末混合物排出并且朝向静电涂覆器或(更简单地)喷枪的喷嘴。
为了实现稀释阶段中的最优输送而不存在波动(即，确保粉末沿着整个输送管道连续地流动)，已知的是在管道处添加用于在空气和粉末的混合物下游以及输送管道的上游注射附加的所谓“稀释”空气的器件。这种类型的泵通常通过产生两个空气回路(即，“注射”空气回路和“稀释”空气回路)的气动构件供给。所述气动构件调节压力或混合有粉末的空气流量。独立于所选择的调节模式的是，用于供给注射空气和稀释空气的气动构件对于粉末的上升敏感，粉末的上升在过渡泵送(transitionalpumping)阶段或清洁阶段被观测到。观测到的是：稀释空气回路对于粉末的上升十分敏感。实际上，当注射空气流量独自能够确保输送不存在波动时，稀释空气回路在泵送阶段有时被停用。因此，稀释空气供给回路处于相对的零压力，而在泵的出口处于待输送的混合物中存在几十毫巴的压力。因此，带有粉末的反向流到达模块的气动构件。同样地，清洁阶段也有助于使粉末在稀释回路中上升。
为了解决这一问题，已知的是通过加入防护屏障来保护气动控制模块。这些防护屏障可被集成到气动模块自身中，或位于模块和泵之间的供给回路中，或位于泵上的注射空气供给连接器和稀释空气供给连接器处。这些防护屏障通常由多孔介质或止回阀(例如，球阀或隔膜阀)构成。
使用容置在空气供给连接器中的止回阀致使连接器昂贵且体积庞大。多孔介质的使用提供了有效的防护屏障，因为空气能够流动穿过介质中的孔隙，但是这些孔隙小至足以使粉末不能横穿所述介质。然而，在特定的工作周期之后，带有粉末的反向空气流由于材料中的粉末的颗粒的沉积而导致多孔介质的孔隙被缓慢地堵塞。这种沉积引起空气通道的减小，并且因此引起泵送期间的效率损失。这一部分需要在一定的工作周期之后更换，这对用户产生了额外的维护成本。因此，尽管多孔介质的制造并不昂贵并且能够有效地防止灰尘的返回，但是其是额外的损耗部分并且引起更为昂贵的维护。
发明内容
本发明尤其旨在通过提出一种文丘里泵来解决这些缺陷，所述文丘里泵设置有有效的防护屏障并且不构成损耗部分。
为此，本发明涉及一种文丘里泵，所述文丘里泵使得能够从储存处抽吸粉末、将所述粉末稀释并且随后经由输送管道将所述粉末输送至喷枪。所述管道包括：外部主体；至少一个粉末抽吸导管；至少两个空气连接器，所述至少两个空气连接器中的第一空气连接器能够对注射器进行供给以便在所述抽吸导管内产生真空，并且第二空气连接器能够对与粉末流分隔开的稀释空气回路进行供给；至少一个粉末排出喷嘴，所述至少一个粉末排出喷嘴以扩散轴线为中心，并且所述至少一个粉末排出喷嘴的入口位于所述第一空气连接器和所述抽吸导管的下游；至少一个防护屏障，所述至少一个防护屏障布置在稀释空气回路之内；以所述稀释空气回路的至少一个出口尾端，所述至少一个出口尾端围绕所述喷嘴布置并且还被连接至所述输送管道。根据本发明，防护屏障包括径向环绕喷嘴的止回阀。
由于本发明，因为防护屏障不构成损耗部分并且因此不需要在文丘里泵的工作周期期间进行更换，气动空气供给构件能被经济有效地保护而不受粉末返回所害。
根据本发明的有利的但非限制性的方面，所述文丘里泵可包含一个或多个下述特征，并可考虑任何技术上可行的组合：
-止回阀为径向布置在喷嘴和出口尾端之间的唇形密封件。
-替代性地，所述止回阀包括承载O形圈密封件的环。
-所述环包括凹槽，所述凹槽沿扩散轴线的径向朝向内部变宽并且包括两个斜面，所述密封垫圈在所述两个斜面之间被设置在所述凹槽的密封位置。
-替代性地，所述环包括凹槽，所述凹槽沿扩散轴线的径向朝向外部变宽并且包括两个斜面，所述密封垫圈在所述两个斜面之间被设置在所述凹槽的密封位置。
-所述密封垫圈的截面的直径大于或等于所述凹槽的最小开口。
-在从上游注射的空气的行进期间，所述密封垫圈弹性地变形，以便从将所述凹槽密封的第一位置转变成不对所述凹槽密封的第二位置。
-所述环包括径向地位于所述密封件内部的台肩。
在所述O形圈的第二位置，所述O形圈压靠所述台肩。
-所述环和所述泵的主体为一体件。
-所述出口尾端和所述环为一体件。
-所述喷嘴和所述环为一体件。
本发明还涉及一种用于涂覆粉末状涂料产品的装置，包括：储存器，粉末状产品在所述储存器中被流体化；气动供给模块，所述气动供给模块对“注射”空气回路和“稀释”空气回路进行供给；文丘里泵，所述文丘里泵通过所述气动供给模块进行供给并且将涂料产品从储存器输送到喷枪，并且所述文丘里泵如上所述。
附图说明
通过阅读下文中对根据其原理对文丘里泵的一个实施例的描述，本发明将得到更好的理解并且本发明的其它特征将越发清晰，根据本发明的文丘里泵的实施例仅以示例性的方式提供并且参照附图给出，在附图中：
图1为根据本发明的文丘里泵的正视图；
图2为沿图1的线II-II的剖视图；
图3为图2的箱部III的放大视图；
图4为与图3相似的视图，此时的泵的密封垫圈处于与图3中所示的位置不同的第二位置。
具体实施方式
图1和图2示出文丘里泵2，文丘里泵2设计成被使用在用于涂覆粉末状涂料产品的装置中。文丘里泵2沿着主轴线Y2延伸并且包括外部主体20。外部主体20包括多个开口，所述多个开口使得能够接纳不同的进入导管和排出导管。进入导管包括第一抽吸导管22，第一抽吸导管22具有以轴线Z22为中心的整体上为圆柱形的形状。抽吸导管22的上游被连接至储存器A，储存器A在图中未示出并且含有流体化粉末层。
文丘里泵2在其入口处还包括第一空气注射连接器24。连接器24通过导管25连接至气动供给模块B。在连接器24的末端部分上，注射器242被布置成沿着轴线Y242延伸，轴线Y242与之前限定的轴线Y2重合。注射器242位于连接器24的延伸部分上，该延伸部分的截面狭窄，以便在连接器24的端部处对空气进行加速，从而在注射器242的出口处产生真空。这就是文丘里效应。在此情况下，注射器242属于连接器24。替代性地，注射器242和连接器24为两个不同的部件。空气注射器242存在于位于抽吸导管22的下游端处的区域244上。真空因此被产生在区域244中，这将趋于沿图2中的箭头Fo的方向将粉末从储存器A抽吸到区域244。在区域244处，通过连接器24注射的空气和抽吸导管22中抽吸的粉末之间发生混合。空气和粉末的混合物被推进到连接器24的下游，即，沿着轴线Y242并且在图2中从右向左。因此，空气/粉末混合物到达喷嘴26，喷嘴26沿着扩散轴线Y26延伸，并且所述轴线Y26与轴线Y242重合。喷嘴26具有下游末端部分(即，在图2中位于喷嘴26的左侧)，所述下游末端部分具有比上游部分(或图2中的右侧部分)更大的内截面。喷嘴26因此呈软管的形式。使用软管，使得能够在出口处增加空气/粉末混合物的压力。这使得能够更加容易地通过输送管道将空气/粉末混合物输送到静电涂覆器D(尤其为喷枪)。
文丘里泵2还在其入口处包括第二空气供给连接器28，所述第二空气供给连接器28以轴线Z28为中心，所述轴线Z28垂直于轴线Y2。其对稀释空气回路进行供给，所述稀释回路V28与粉末流分隔开。将稀释空气注射到空气/粉末混合物中发生在第一注射的下游，第一注射借助于注射器242而发生在上游。供给导管28还通过导管29连接到气动供给模块B。因此，气动供给模块B将空气供给到连接器24和28。连接器24被称为“注射”供给连接器，而供给连接器28被称为“稀释”供给导管。注射到供给连接器28内的空气在出口尾端284之内行进。出口尾端284被布置成围绕喷嘴26并与喷嘴26同轴并且在外部包括突起：这因此被称为“树”连接。稀释空气的通道以环形的方式产生在出口尾端284和喷嘴26之间。
出口尾端284和喷嘴26的下游(即，图2中的左侧)被连接至能够将空气/粉末混合物输送到静电涂覆器或涂覆器喷枪D的输送管道T，从而使得能够使用涂料来涂布部件。注射到连接器28中的附加空气使得能够减少可在输送空气/粉末混合物期间出现的波动。这些波动在管道中的输送速度不足时出现，导致不充分的输送空气流量。基于待提供的粉末流量和从文丘里泵2到静电涂覆器D的待运送的输送距离来对输送管道T的直径进行优化。
存在于出口尾端284和喷嘴26之间的空间为环形空间V284，环形空间V284构成稀释腔室。
实际上，在连接器28处使用附加空气或稀释空气是可选的。实际上，当注射空气流量独自能够确保输送不存在波动时，稀释空气的这种供给在泵送阶段有时被停用。在这种特殊情况下，空间V284内存在的压力大致等于喷嘴26的出口处的压力(大约为几毫巴)。这一压力是输送管道下游的空气/粉末流量所导致。在气动供给模块B一侧，导管29在稀释供给被停用时处于零压力。在导管的另一侧，导管29经受的压力大致等于空间V284中存在的压力。因此，部分的空气/粉末混合物可到达气动供给模块B。
这就是为什么稀释空气回路对于粉末的上升十分敏感。为了保护气动供给模块B不受粉末上升所害，文丘里泵2进一步包括止回阀282。止回阀282一方面确保空气从上游自由地行进到下游(即，从供给导管28行进到出口尾端284)，另一方面阻止空气/粉末混合物沿反方向行进。为了尽可能严密地防止空气/粉末混合物渗透到稀释空气回路V28内，止回阀282被布置成尽可能地靠近空气/粉末混合物的出口。假定不可能将所述止回阀282布置在“树”连接中，则选择将其直接布置在供给导管28的出口处。止回阀282具有整体上呈环形的形状，并且有利地，所述止回阀围绕喷嘴26同轴地布置。因此，注射到稀释回路中的空气被均匀地分布在稀释腔室V284中，并且稀释空气和粉末的混合物因此在喷嘴26的出口处被改进。
更具体地，并且如图3中所示，止回阀282包括密封件承载环2820和密封垫圈2822。空间V2820被限定为从气动模块P到稀释腔室V284的空气行进空间。该空间具体包括通道2826，以便空气在阀282和凹槽2824中行进。因此，稀释空气回路V28由稀释腔室V284和空间V2820形成，所述空间V2820对应于稀释腔室V284的上游的空气所使用的空间。环2820包括多个用于空气行进的通道2826，其中一个通道在图3中示出。这些通道2826被安装在供给导管28的出口处，并且以平行于扩散轴线Y26的方式延伸并在由两个斜面2828形成的凹槽2824上冒出。在凹槽的最狭窄的部分(即，斜面2828之间的间隙处)上冒出并且被认为平行于轴线Y26的通道2826是最小的。换言之，通道2826相对于轴线Y26径向地布置并且位于凹槽2824的外部。凹槽2824延伸遍及密封件承载环2820的整个周界，而空气行进通道2826围绕扩散轴线Y26规则的分布。这就允许空气均匀地注射到凹槽2824和稀释腔室V284中。凹槽2824沿轴线Y26的径向方向(即，沿着中心轴线Z2824)朝向内部变宽。两个斜面2828关于中心轴线Z2824对称地布置并且以大约45°的角度相对于中心轴线倾斜。密封O形圈2822被布置在两个斜面2828之间。密封垫圈2822具有环形截面，所述环形截面的直径D1大于凹槽2824的最小开口距离D2。因此，密封件2822能够将凹槽2824密封。
注射到通道2826中的空气趋于沿轴线Y26的径向方向以及向内挤压密封垫圈2822。这一方向在图3中以箭头F1示出。
为了限制对O形圈2822的挤压并且防止O形圈脱出，台肩2829被设置在环2820中，并且所述台肩径向地位于密封O形圈2822的内部。在从上游注射的空气的行进期间，密封垫圈因此弹性变形，以便从图3中所示的对凹槽2824密封的第一位置转变成图4中所示的可选地压靠所述环的台肩2829的第二位置。实际上，在入口处的空气压力过低的情况下，密封件被径向地挤压，但是并未到达台肩2829。然后，空气能够沿着斜面2828流动(如图4中的箭头F2所示)。
相反地，假设空气/粉末混合物沿相反的方向(即，在图3中从左向右)抵达，密封垫圈2822展开(即，压靠斜面2828)并且将凹槽2824密封。止回阀282被设计成包括尽可能少的粉末滞留区域。此外，阀282在稀释空气经过期间被容易地清洁，这是因为整个密封件被空气的气流冲刷。
实际上，粉末从喷嘴26上升到稀释腔室V284中并且甚至直到O形圈2822将会导致粉末残渣积存在阀或密封件的壁上。当稀释空气被注射时，该空气趋于沿下游方向将这些粉末残渣扫去。这种自清洁功能尤为有益，因为这避免了包括拆卸的维护操作并且清洁了止回阀282。与现有技术的阀不同，止回阀282因此不构成泵2的损耗部分。
有利地，阀282被布置成与喷嘴26同轴，并且将阀282和粉末出口分隔开的可压缩空间V284因此受到限制。一方面，使得能够促进稀释腔室V284的清洁，另一方面，使得能够对到达喷嘴26的出口的空气/粉末混合物的向空间V284中的渗透加以限制。
出口尾端284通常由导电材料制成，并且覆盖喷嘴26直至喷嘴的下游端。因此，出口尾端284特别耐用并且允许存在于喷嘴26上的摩擦电荷流走。粉末通道导管(即，抽吸导管22和喷嘴26)由合适的塑料制成，以便不使与其接触的粉末聚合(polymerize)。
在输送管道T与泵2的由喷嘴26和出口尾端284构成的出口连接期间，稀释空气因此被加入到从上游注射的空气粉末混合物中。注射空气和稀释空气的流量被组合，并形成关于粉末涂料产品的输送的总体空气流量。对输送空气流量的适当的调节使得能够保证输送不存在波动(即，不存在突然变化并且处于恒定的流量)。这样，粉末状涂料产品的涂覆以均匀的方式完成。密封件202确保稀释空气供给导管相对于外部的密封。
在一未示出的替代性实施例中，密封件承载环2820和泵2的主体20为一体件。环2820还可被结合到出口尾端284或喷嘴26中。
止回阀282可被固定地或可移除地安装在泵2上。
根据另一替代性实施例，可以考虑使用直接集成到稀释腔室中的唇形密封件，并且唇形密封件的唇部优选地仅沿一个方向变形。所述唇部的变形方向为稀释空气的行进方向。这就是所述唇部的执行止回功能的单侧变形(unilateraldeformation)。
根据另一替代性实施例，包括文丘里泵2的装置使用非静电式涂覆器喷枪，例如气动式喷枪。
根据另一替代性实施例，在密封件承载环2820中仅存在一条呈环形的空气行进通道2826。
根据另一替代性实施例，凹槽2824沿轴线Y26的径向方向朝向外部变宽。因此，通道2826沿轴线Y26的径向方向布置在凹槽2824的内部并且在凹槽2824的最狭窄的部分上冒出。在从上游注射空气期间，密封件2822因此径向地展开，以便允许空气在凹槽2824中行进。
上文中所述的替代性实施例和实施例能够被组合，以提供本发明的新的实施例。

Claims (13)

1.一种文丘里泵(2)，所述文丘里泵使得能够从储存处(A)抽吸粉末、将所述粉末稀释并且随后经由输送管道(T)将所述粉末输送至喷枪(D)，所述泵包括：
-外部主体(20)，
-至少一个粉末抽吸导管(22)，
-至少两个空气连接器(24，28)，所述至少两个空气连接器中的第一空气连接器(24)能够对注射器(242)进行供给以便在所述抽吸导管(22)内产生真空，并且第二空气连接器(28)能够对与粉末流分隔开的稀释空气回路(V28)进行供给，
-至少一个粉末排出喷嘴(26)，所述至少一个粉末排出喷嘴以扩散轴线(Y26)为中心，并且所述至少一个粉末排出喷嘴的入口位于所述第一空气连接器(24)和所述抽吸导管(22)的下游，
-至少一个防护屏障(282)，所述至少一个防护屏障布置在稀释空气回路之内，以及
-所述稀释空气回路(V28)的至少一个出口尾端(284)，所述至少一个出口尾端围绕所述喷嘴(26)布置并且还被连接至所述输送管道(T)，
其特征在于，所述防护屏障包括径向环绕所述喷嘴(26)的止回阀(282)。
2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述止回阀(282)为径向布置在所述喷嘴(26)和所述出口尾端(284)之间的唇形密封件。
3.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述止回阀(282)包括承载O形圈密封件(2822)的环(2820)。
4.根据权利要求3所述的泵，其特征在于，所述环(2820)包括凹槽(2824)，所述凹槽(2824)沿扩散轴线(Y26)的径向朝向内部变宽并且包括两个斜面(2828)，所述密封垫圈(2822)在所述两个斜面之间被设置在所述凹槽的密封位置。
5.根据权利要求3所述的泵，其特征在于，所述环(2820)包括凹槽(2824)，所述凹槽(2824)沿扩散轴线(Y26)的径向朝向外部变宽并且包括两个斜面(2828)，所述密封垫圈(2822)在所述两个斜面之间被布置在所述凹槽的所述密封位置。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的泵，其特征在于，所述密封垫圈(2822)的截面的直径(D1)大于或等于所述凹槽(2824)的所述最小开口(D2)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的泵，其特征在于，在从上游注射的空气的行进期间，所述密封垫圈(2822)弹性地变形(F1)，以便从将所述凹槽(2824)密封的第一位置(图3)转变成不对所述凹槽(2824)密封的第二位置(图4)。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的泵，其特征在于，所述环(2820)包括径向地位于所述密封件(2822)内部的台肩(2829)。
9.根据权利要求7和8中任一项所述的泵，其特征在于，在所述O形圈的第二位置，所述O形圈(2822)压靠所述台肩(2829)。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的泵，其特征在于，所述环(2820)和所述泵的主体(20)为一体件。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的泵，其特征在于，所述出口尾端(284)和所述环(2820)为一体件。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的泵，其特征在于，所述喷嘴(26)和所述环(2820)为一体件。
13.一种用于涂覆粉末状涂料产品的装置，包括：
-储存器(A)，粉末状产品在所述储存器中被流体化，
-气动供给模块(B)，所述气动供给模块对“注射”空气回路和“稀释”空气回路进行供给，
-文丘里泵(2)，所述文丘里泵通过所述气动粉末模块(B)进行供给并且将涂料产品从所述储存器(A)输送到喷枪(D)，
其特征在于，所述文丘里泵为如权利要求1至12中任一项所述的泵。
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