CN1276040A - 具有可变量泵室的流体分配器用的分配装置以及具有这种分配装置的分配器 - Google Patents

Abstract

流体分配器用的分配装置,包括至少一个流体产品用的输入管路(35)和输出管路(36),与可变容量的泵送室(30)连接,泵送室(30)具有至少一个柔性壁(30a)。在输入和输出管路内(35,36)分别设置两个反相安装的单向阀。泵送室连接至包括步进电动机(20)、螺帽－螺杆装置和支架(28)的致动器装置。支架移动泵送室从有最大容量的零位置至有最小容量的上限制位置。光学传感器(40)确定泵送室(30)的零点以保证分配操作的精度和重复性。

Description

具有可变量泵室的流体分配器用的 分配装置以及具有这种分配装置的分配器

本发明涉及用于分配和/或计量有高或低的粘性的流体产品的分配器(计量给料器)领域，这些流体包括油漆、颜料、油墨和类似产品。

上述范围的现有技术包括根据各种工作原理工作的分配器。一种普及的已知机器具有与分配管路连接的多个颜料流体用的储室。每种流体产品被正排量泵从相关的储室抽出和传输至相应的3通路-2位置分配阀。当阀处于无效位置时，流体通过再循环管路返回到它们的相应的储室内。当需要分配预定量的流体时，阀调节至有效位置，使流体由储室传输至分配喷嘴。这种类型的分配器在精确的重复性和可靠性方面均提供了优良的长期结果。然而，流体产品的每个储室使用泵和电磁阀增加了制造和维护的整体费用。另一种已知的流体产品(特别是颜料流体)用的分配器具有一组储室与注射器型的分配泵连接或成整体，该泵具有在相应的缸体内轴向运动的柱塞。这些泵通常围绕转动滚筒的周边排列。为了将预定量的流体产品分配至容箱，需要转动滚筒直到适当的注射器与容箱对准。因此，一般来说这种已知的分配器不可能将多种流体产品同时分配至相同的容器，从而导致这种已知分配器的生产率较低。已提出了多种技术方案来克服上述与制造和维护费用紧密相关的问题，此外，已知的注射器型机器的固有问题是难以提供柱塞和缸体之间适当的滑动密封件，以保证在分配和计量时优良的长期精确性和重复性。另一方面，使用腐蚀性或磨蚀性流体导致滑动密封件迅速磨损，从而降低分配器的性能。采用经常维护只能部分克服这个缺点，而它又大大增加了机器的运转费用。

本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，提供制造和使用都方便且经济的分配和/或计量流体产品用的分配器，即使采用腐蚀性或磨蚀性流体产品，它也可提供长期的高精确性和可靠性。本发明的另一目的是提供一种尺寸紧凑，生产率性能满意，特别是适合分配限制量的流体产品的分配器。本发明的另一目的是提供一种分配器具有一组独立的分配装置，它们便于制造和安装在机器上，如果需要可以迅速更换，这项操作可由不熟练工人，甚至分配器的用户来完成。为了达到上述目的，本发明涉及的分配装置的特征在后面权利要求书中叙述。本发明还涉及用于分配和/或计量流体产品的分配器，该分配器具有一组上述类型的分配装置。

根据本发明的特点，分配装置具有带柔性壁的泵室，这种柔性壁可能是风箱式的。在一特殊实施例中，泵室被直线致动器致动，以提供致动器冲程与分配产品量之间的直线比例关系。根据另一个特点，直线致动器包括步进电动机以提供电动机的步进数和分配流体量之间的直线比例关系。

本发明的另一特点在于本发明的分配装置在使用时一旦分配中断，连至分配喷嘴的传输管路内的压力立即下降，它防止了液滴落入喷嘴。

根据本发明的另一特点，在每次分配的结束时，分配装置被调节至填充位置，从而使分配装置立即适合于下一次传输。

本发明还有一项特点是分配装置具有光学限制传感器，它确定了泵设备的零位点。这个特点使分配装置分配流体产品的过程达到高的重复性。

分配装置的另一特点是吸入和分配冲程可以在不同速度下进行，从而借助缩短再填充泵室所需时间而提高了分配器的生产率，同时又不会牺牲分配阶段的精确性。

通过下面参见附图对本发明的一个最佳实施例的说明，本发明的其他特点和优点都会清楚，附图中：

图1为本发明的一对分配装置的纵向剖面示意图，它们安装在一个分配器的机体内部；

图2为本发明的泵送装置的纵向剖面放大图；

图3为本发明的分配器用控制系统的方框图，该分配器特别适合顺序分配产品，以及

图4为与图3类似的控制系统的方框图，该分配器特别适合同时分配产品。

参见附图，用于分配和/或计量流体产品的分配器具有机体10，在其前面设置了至少一个或一组分配喷嘴11，它们是普通已知类型的，借助分配管路12连接用于顺序或同时将预定量的各种流体产品传输至一个或多个容器C。分配器的机体可具有不同的尺寸和形状，它们主要取决于容器C的运输和操作需要以及人机工程和外观的考虑，与本发明无特殊的关联，因此在以下的叙述中不会详细讨论分配器的整体结构。

在机体10的内部设置了分配装置13，每个分配装置具有流体产品的储箱14，与泵送装置15连接，而泵送装置又与其相应的分配管路12连接，在一个或一组喷嘴11处向外引出。优选地，在储箱14与相应的泵送装置15之间装上过滤器16。一种普通已知类型(例如图1所示转动叶片型)的搅拌元件17是由连接在储箱下端的电动机18致动，搅拌元件可安装在储箱14内部。

图2示出泵送装置15的详图，它具有底座19，在其下面装有步进电动机20，电动机轴21延伸入底座19内的空腔22。电动机轴21与致动器元件23连接，致动器元件可转动地安装在底座上和用一对轴向轴承24支承住。螺帽25轴向安装在致动器元件23内，在螺帽内拧入作为驱动螺杆的驱动轴27的螺纹端26。螺帽-螺杆连接最好是不可逆型。驱动轴27固定在沿垂直导杆29滑动的支架28上，而导杆29固定在底座19上，在底座19上还安装有位置传感器40，其功能详见后述。

风箱型泵室30的下底面固定在支架28上；泵室的内腔30a与设置在上横梁32内部的总管31连通，该上横梁32固定在导杆29的顶端。总管31又与进口33和出口34连通，进口33和出口34分别与储箱14和分配管路12连通，中间插入两个相应的单向阀35和36。详细来说，每个单向阀具有球形闸门37，借助弹性元件39，最好是预调的螺旋弹簧的作用将球形闸门37顶住圆形阀座38。

泵送装置15的外形明显地可能有许多变动，例如它可以具有步进电动机，以电动机的带螺纹的轴与直接装在支架上螺帽螺纹接合。步进电动机由安装在分配装置13上的电子控制系统45(如图4所示)控制，该系统还可控制搅拌元件17的电动机18。在图4所示的实施例中，控制系统45与中央处理装置46连接，优选地，中央处理装置安装在机器上和在收到发送一种多种流体产品预定量的分配要求后，能发送信息以致动适当的分配装置13的控制系统45。特别是中央处理装置46起到分配器/使用者界面的作用，可以用任何已知的数据传输系统连接至电路组件47，承担起控制和管理分配器的各元件的任务。电路组件47以已知的方式与分配器的装置连接，例如，与设置分配喷嘴加湿器48，调节容箱高度的架子致动器49，探测分配器的分配舱中存在容箱的传感器系统50等连接。在图4的情况下，电路组件47借助数据网络接头51与位于每个分配装置13上的控制系统45连接。在这种情况下，有可能同时致动2个或多个分配装置13，因而同时分配2种或多种产品。

在图3所示的另一实施例中，电路组件47连接至输入/输出卡52，不用插入控制系统45而可直接控制分配装置13和接收来自每个装置的信息信号，例如由各位置传感器40发射的信号。这种技术方案使有可能制造出比图4所示更经济的分配器，因为不需要为每个分配装置13配备独立的控制逻辑装置。虽然图3的控制系统不允许同时分配多种产品，但分配的精度和重复性不会降低，因为它们取决于每个分配装置13的特性。

在不进行产品分配的非工作期，全部分配装置处于休息位置，这时风箱型泵送室30张开至最大限度和充满流体产品。在这种情况下，支架28处于其冲程的下端，如传感器40探测到的。安装在分配器上的电子系统调节至处理有关被分配流体产品量(例如体积或重量)的信息，和借助换算表将它们转变为泵送室30所需的周期数或周期的分数信息，以便将预定量的流体产品传输至相应的输出管路12。这种转变极为简单，因为事实上被传输至出口的产品量取决于风箱型泵送室30的压缩，它实质上与驱动轴27的轴向移动成正比，因此也与步进电动机20的步进数成正比。当中央处理系统46借助电路组件47发送分配信息至专门的泵送装置15时，局部电子控制系统45或输入/输出卡52致动步进电动机20以控制支架28的运动，从而控制风箱型泵室30的压缩。由于泵室的空腔30a已充满流体产品，所以一旦分配装置接收到来自中央处理系统46的致动信息，它立即准备分配。

如果待分配的流体产品量小于风箱型泵室30的位移，则步进电动机20被控制向一个方向转动一定的步进数，足以减少泵室的容量至与待分配的流体产品数量相等。由于待分配的流体产品实质上是不可压缩的，当支架28升起时在空腔30a内产生的压力足够压缩风箱型泵室30克服单向阀36的弹簧39的阻力，从而打开阀使流体产品流出分配管路12。该管路通常充满流体产品，它最好较短，以减少分配装置在精度和直线性方面的截荷损失。当分配完成后，步进电动机20被控制反向转动，直到传感器40发出信号，支架28达到其冲程的下端。一旦电动机20反向，空腔30a内的压力降低，导致单向阀36立即关闭。这也引起分配管路12内压力降低，以及由于闸门37稍微偏移，在管路12内也可产生低真空，足以防止在喷嘴11处形成液滴或流体产品泄漏。在支架28朝向其冲程的下端返回冲程中，风箱泵室空腔30a的容积增加，通过开启的单向阀35由储箱14吸入流体产品。如图1所示，储箱14最好位于相应的泵送装置15的上方和用具有相当宽截面的垂直管路与其连接。当支架28下降时所有上述安排有利于流体产品渗入空腔30a，而无空穴作用的危险。易于由储箱14吸出流体产品的事实，使有可能控制支架28的返回冲程的速度高于分配冲程。

当待分配的流体产品量大于风箱型泵室的位移量时，这个特点尤其有利。在这种情况下，电子控制系统控制步进电动机20，使其完成一个或多个完全的分配循环，每个循环包括支架28向上以及向下返回至传感器40探测的下限位置的完整的冲程。为了传输预定量的流体产品，支架28的最后分配冲程通常是部分冲程，随后是支架28返回至其冲程的下端，即休止位置，当支架28的返回冲程喷嘴11已停止分配流体产品使泵室30的空腔30a再填充，这一返回冲程比传输冲程的速度更高，降低了再填充时间和提高了分配器的整体生产率。

位置传感器40的设置使有可能简便地实现分配装置正确工作的重要控制功能，以及随后校正故障的程序。当然，它需要简单地计算支架返回原位所需的电动机步进数，或者至位置传感器指示的冲程的下端的步进数，以及与实现支架向前冲程所需的电动机步进数对比。如果这两个数字不匹配，就立即检查任何工作错误。在这种情况下，控制系统产生故障信号和向使用者指示故障。此外，如果分配冲程中的步进数少于返回冲程中的步进数，则处理系统可以再次自动启动步进电动机，转动的步进数等于发现的差数，以传输不足的产品量和从而完成分配工序，避免缺陷。

为了提高分配器的生产率，还可以按图4实例所示平行控制数台分配装置，因而几种流体产品可以通过共用的一组喷嘴11同时分配进入同样的容器C。这种需要在油漆、瓷漆等制造工业中尤其重要，这些行业经常输送预定量的各种颜料产品至容器C以获得具有要求色调的最终产品。

螺帽-螺杆接头起到步进电动机20与支架28之间直线致动器的作用，它是不可逆的，甚至在临时意外断电的情况下也可使支架28保持在其位置上。换句话说，所用螺帽-螺杆的结构不允许支架移动，除非步进电动机向一个方向或相反方向转动之后。

每个分配装置13是独立的，在故障的情况下甚至可由不熟练工人更换，因为他只需简单地接通分配管路12的供电和连通接头。

风箱型泵室30可以使用耐流体产品腐蚀的材料制造，例如氟化物基聚合物。不使用滑动密封件保证了在存在磨损性流体条件下也具有高的可靠性。当然，泵室的几何外形也可以不同于实例所示，例如，它可以具有不同类型的可变容量泵室，如带有柔性壁或膜片的泵室。此外，同一支架可以控制一个以上的泵室。

当然，在不超出本发明范围的条件下，实施例和发展细节均可超出上述说明作出改变，而本发明的原理仍保持相同。

Claims (11)

1.一种分配器用的分配装置，它具有至少一个流体产品输入管路(35)和输出管路(36)，与可变容量的泵送室(30)连接，其特征在于所述的泵室具有至少一个柔性壁(30a)，致动器(20，21，23，26)设成选择性地移动泵送室(30)从泵送室具有最大容量的零位置至泵送室具有最小容量的限制位置，选择性隔断装置(37，38)设置在输入和输出管路(35，36)内，当柔性壁分别移动至零位置和限制位置时，可使流体产品流入和流出泵送室(30)。

2.按照权利要求1所述的分配装置，其特征在于所述的柔性壁(30a)为风箱型。

3.按照权利要求1所述的分配装置，其特征在于所述的泵送室(30)是由直线致动器装置(20，21，23，27)致动的。

4.按照权利要求3所述的分配装置，其特征在于直线致动器装置(20，21，23，27)包括步进电动机(20)。

5.按照权利要求1所述的分配装置，其特征在于所述的隔断装置(37，38，39)包括分别成反相安装在输入和输出管路(35，36)内的单向阀。

6.按照权利要求1所述的分配装置，其特征在于它包括确定泵送室(30)的零位置的光学传感器。

7.按照权利要求1所述的分配装置，其特征在于它具有至少一个储箱(14)，位于泵送室(30)的附近上方，并与输入管路(35)连接。

8.一种流体分配器，具有至少一个流体产品分配喷嘴(11)，其特征在于它具有至少一个权利要求1至7任何一项所述的分配装置，所述的分配装置的输出管路(36)通过至少一个喷嘴(11)导向分配器的外面。

9.按照权利要求8所述的分配器，其特征在于它包括一个中央处理装置(46)，它发送有关待分配产品数量的重要数据至控制装置(47，52，45)，所述的控制装置控制致动器装置(20，21，23，27)选择性地移动每个分配装置的泵送室(30)。

10.按照权利要求9所述的分配器，其特征在于所述的控制装置控制泵送室(30)在每次分配结束时移动至零位置。

11.按照权利要求9所述的分配器，其特征在于所述的控制装置控制泵送室(30)在至零位置的冲程中和至限制位置的冲程中分别以不同的速度移动。

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