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Die
Erfindung betrifft eine Sprühbeschichtungspulver-Fördervorrichtung
und eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung, welche eine
solche Sprühbeschichtungspulver-Fördervorrichtung
enthält, gemäß den Patentansprüchen.
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Pulverdichtstrompumpen
(dense Phase powder pumps) enthalten mindestens eine Förderkammer,
welche mit einem Pulvereinlassventil und einem Pulverauslassventil
versehen ist. Die Förderkammer ist alternativ während
einer Saugphase mit einer Vakuumquelle oder während einer
Abgabephase mit einer Transportdruckluftquelle verbindbar. Mittels
des Vakuums der Vakuumquelle wird Pulver durch das offene Pulvereinlassventil
in die Förderkammer eingesaugt, während das Pulverauslassventil
geschlossen ist. Mittels der Transportdruckluft der Transportdruckluftquelle
wird das in der Förderkammer befindliche Pulver durch das
offene Pulverauslassventil abgegeben, während das Pulvereinlassventil
geschlossen ist. Die Pulverdichtstrompumpen haben meistens zwei
Förderkammern, welche zeitlich phasenversetzt arbeiten,
so dass wechselweise jeweils in eine Förderkammer Beschichtungspulver eingesaugt
wird, während aus der betreffenden anderen Förderkammer
Beschichtungspulver abgegeben wird.
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Verschiedene
Arten von Beschichtungspulver-Fördervorrichtungen, welche
eine Pulverdichtstrompumpe enthalten, sind beispielsweise aus folgenden
Schriften bekannt:
JP
09/071325 A ,
DE
196 11 533 B4 ,
US 2006/0193704 A1 (=
EP 1 644 131 A2 ),
US 7,150,585 B2 (=
WO 2004/087331 A1 )
und die
US 2005/0178325
A1 (=
EP 1
566 352 A2 ). Ein Vakuumeinlass der mindestens einen Förderkammer,
bei einigen Ausführungsformen auch der Drucklufteinlass
der Förderkammer, ist mit einem Filter versehen, welcher
für Luft durchlässig, jedoch für Beschichtungspulver
undurchlässig ist. Als Filtermaterial wird vorzugsweise
Sintermaterial verwendet. Das Pulvereinlassventil und das Pulverauslassventil
sind meistens Quetschventile (pinch valves).
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Die
von einer Pulverdichtstrompumpe pro Zeiteinheit geförderte
Pulvermenge ist insbesondere abhängig von der Größe
(Volumen) der Förderkammer, von der Frequenz, mit welcher
Beschichtungspulver in die Förderkammer eingesaugt und
dann wieder abgegeben wird, von der Stärke des Vakuums,
von der Öffnungszeitdauer des Pulvereinlassventils während
der Saugphase und von den Strömungswiderständen
in den Pulverleitungen stromaufwärts und insbesondere stromabwärts
der Pulverdichtstrompumpe. Die Strömungswiderstände
sind insbesondere von der Länge und dem Innenquerschnitt
der Pulverleitungen, meistens Pulverschläuche, abhängig.
Die Transportdruckluft vermischt sich nur wenig mit dem Beschichtungspulver
und schiebt das Beschichtungspulver vor sich her aus der Förderkammer
durch das Pulverauslassventil.
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Andere
Verhältnisse sind bei der Pulverdünnstromförderung
gegeben, bei welcher ein Injektor als Pulverpumpe zur Förderung
von Beschichtungspulver verwendet wird. In den Injektor wird mittels
eines Transportdruckluftstromes ein Unterdruck erzeugt. Mittels
des Untedruckes wird Beschichtungspulver in den Transportdruckluftstrom
eingesaugt. Das Gemisch aus Transportdruckluftstrom und Pulver strömt
dann vom Injektor zu einer Zielstelle, beispielsweise einem Behälter
oder einem Sprühgerät. Die vom Injektor geförderte
Pulvermenge pro Zeiteinheit ist abhängig von der pro Zeiteinheit
durch den Injektor strömenden Transportdruckluftmenge. Eine
Pulver sprühbeschichtungsvorrichtung mit einem Injektor
ist beispielsweise aus der
US
4,284,032 bekannt. Die
US
4,357,900 zeigt eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung,
bei welcher zu beschichtende Objekte durch eine Kabine transportiert
und in der Kabine mittels automatischen Sprühgeräten
in Abhängigkeit von Sensoren beschichtet werden, von welchen
ein Sensor dazu dient, an die Steuereinrichtung zu melden, wann
ein zu beschichtendes Objekt in die Kabine hineintransportiert wird,
damit das Sprühgerät aktiviert wird, wenn das
Objekt in den Sprühbereich des Sprühgerätes
gelangt. Ein anderer Sensor dient zur Erkennung der Art des Objektes, wobei
in Abhängigkeit von elektrischen Signalen dieses Sensors
automatisch die Pulvermenge pro Zeiteinheit eingestellt werden kann,
die auf das Objekt gesprüht wird. Die
EP 0 412 289 B1 zeigt eine
elektrostatische Pulversprühbeschichtungseinrichtung mit
einem Injektor und mit einer Einrichtung zur Konstanthaltung der
Gesamtluftmenge, welche dem Sprühgerät zugeführt
wird und aus der Transportdruckluft sowie Zusatzdruckluft besteht,
welch Letztere dem Pulverstrom hinzugefügt wird. Die
EP 0 636 420 A2 zeigt
eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung mit einem Steuergerät,
an welchem die Pulverfördermenge pro Zeiteinheit einstellbar
ist und welches abhängig von dieser Einstellung und anhand von
gespeicherten Funktionen die für die Pulverfördermenge
erforderliche Transportdruckluftmenge pro Zeiteinheit und eine Zusatzdruckluftmenge
pro Zeiteinheit einstellt. Die Funktionen sind in Form eines Diagrammes
hinterlegt.
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Durch
die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, auf einfache
Weise Pulveransammlungen und Pulververstopfungen auf der Pulvereinlassseite des
Pulvereinlassventils zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale
von Patentanspruch 1 gelöst.
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Nach
Abschalten des Vakuums am Ende eines Ansaughubes (Ansaugzyklus)
fallen auf der Pulvereingangsseite des Pulvereinlassventils vorhandene
Pulverpartikel in die Pulverzufuhrleitung (Pulveransaugleitung)
durch Schwerkraft zurück. Damit wird eine Verstopfung des
Pulvereinlassventils vermieden oder zumindest reduziert.
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Demgemäß betrifft
die Erfindung eine Sprühbeschichtungspulver-Fördervorrichtung,
enthaltend eine Pulverdichtstrompumpe, die mindestens eine, vorzugsweise
mindestens zwei Förderkammern aufweist, von welchen jede
Förderkammer eine Kammerlängsrichtung hat und,
in dieser Kammerlängsrichtung gesehen, an einem Kammerende
einen Pulvereinlass mit einem Pulvereinlassventil und an einem gegenüberliegenden
Kammerende einen Pulverauslass mit einem Pulverauslassventil aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine Förderkammer oder
mindestens zwei Förderkammern mit ihrem einen Kammerende,
an welchem sich der Pulvereinlass mit dem Pulvereinlassventil befindet,
nach unten zeigend, und ihrem anderen Kammerende, an welchem sich
der Pulverauslass mit dem Pulverauslassventil befindet, nach oben
zeigend angeordnet ist bzw. sind, wobei eine sich in Kammerlängsrichtung
geradlinig erstreckende zentrale Kammermittellinie zwischen 45 Grad
und vorzugsweise 90 Grad zur Horizontalen nach oben gerichtet ist.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Vorzugsweise
sind der Pulverauslass und das Pulverauslassventil von jeder Förderkammer derart
angeordnet, dass sich ihr Pulverdurchgangskanal in Kammerlängsrichtung
erstreckt, vorzugsweise axial zur Kammermittellinie.
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Die
Pulvereinlassventile und die Pulverauslassventile, welche gemäß der
Erfindung verwendet werden, sind vorzugsweise Quetschventile. Bei
ihnen wird der Ventilkanal durch einen flexiblen, elastischen Schlauch
gebildet, welcher zum Schließen des Ventils radial zusammendrückbar
ist, entweder durch ein mechanisches Element oder gemäß der
Erfindung vorzugsweise durch den Druck von Druckluft in einer Pneumatikkammer,
welche den Schlauch auf seiner Außenseite umgibt.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung,
welche eine Sprühbeschichtungspulver-Fördervorrichtung
der Erfindung enthält.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren, gemäß welchem
eine Sprühbeschichtungspulver-Fördervorrichtung
gemäß der Erfindung verwendet wird und dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Beschichtungspulver von unten nach
oben durch die mindestens eine Förderkammer gefördert
wird, in einer Richtung, welche zwischen 45 Grad und vorzugsweise
90 Grad zur Horizontalen nach oben gerichtet ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Pulversprühbeschichtungsvorrichtung
nach der Erfindung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das
Beschichtungspulver von unten nach oben durch die mindestens eine
Förderkammer gefördert wird, in einer Richtung,
welche zwischen 45 Grad und vorzugsweise 90 Grad zur Horizontalen
nach oben gerichtet ist.
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Gemäß einem
unabhängigen erfinderischen Gedanken ist in dem Pulverströmungsweg
stromaufwärts oder stromabwärts der Pulverdichtstrompumpe mindestens
ein Strömungswiderstand angeordnet, vorzugsweise eine bezüglich
des Strömungswiderstandes veränderbare Strömungsdrossel.
Dieser erfinderische Gedanke hat den Vorteil, dass auch kleine Pulverströmungsmengen
pro Zeiteinheit mit relativ guter Einhaltung eines Sollwertes von
der Pulverdichtstrompumpe gefördert werden können.
Der Grund liegt darin, dass der Strömungswiderstand die Pulverströmungsmenge
pro Zeiteinheit reduziert, auch wenn dadurch die Transportdruckluftströmungsmenge
pro Zeiteinheit auf einem so hohen Wert gehalten wird, dass eine
Pulverförderung in der Pulverdichtstrompumpe und stromabwärts
von ihr sichergestellt wird, ohne dass in größerem
Umfang nachteilige Pulverablagerungen im Pulverweg entstehen. Dieser
erfinderische Gedanke ist nicht auf Pulverdichstrompumpen beschränkt,
welche in der genannten Weise zwischen 45 Grad und 90 Grad von unten
nach oben fördernd angeordnet sind, sondern kann auch für
Pulverdichtstrompumpen verwendet werden, welcher unter einem flacheren
Winkel zur Horizontalen oder horizontal angeordnet sind oder sogar
von oben nach unten vertikal oder schräg fördernd
angeordnet sind und betrieben werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiligenden Zeichnungen
anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen
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1 schematisch
eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach der Erfindung
mit einer Sprühbeschichtungspulver-Fördervorrichtung
nach der Erfindung und
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2 schematisch
aufrechte und schräge Stellungen der mindestens einen Förderkammer
einer Pulverdichtstrompumpe von 1.
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Die
in 1 dargestellte Beschichtungspulver-Fördervorrichtung 2 bildet
zusammen mit einem Sprühgerät 4 eine
Pulversprühbeschichtungsvorrichtung, kann jedoch auch zur
Förderung von Beschichtungspulver zu einem Behälter,
anstatt zu einem Sprühgerät 4, verwendet
werden. Das Sprühgerät 4 enthält
vorzugsweise einen Hochspannungserzeuger 6 zur Erzeugung
von Hochspannung an mindestens einer Hochspannungselektrode 8 zur
elektrostatischen Aufladung von Beschichtungspulver.
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Die
Sprühbeschichtungspulver-Fördervorrichtung 2 enthält
eine Pulverdichtstrompumpe 10 mit vorzugsweise zwei Förderkammern 12 und 14 (anstatt
nur einer oder mehr als zwei Förderkammern). Jede Förderkammer 12 und 14 hat
eine Kammerlängsrichtung und, in dieser Kammerlängsrichtung gesehen,
einen Pulvereinlass 16 mit einem Pulvereinlassventil Q1
bzw. Q2 an einem Kammerende und einen Pulverauslass 18 mit
einem Pulverauslassventil Q3 bzw. Q4 am gegenüberliegenden
Kammerende. Die Ventilauslassseite 20 der beiden Pulverauslassventile
Q3 und Q4 ist über Pulverabgabezweigleitungen 22 bzw. 24,
vorzugsweise über ein Y-Verzweigungselement 26,
an eine gemeinsame Pulverabgabeleitung 28 angeschlossen,
deren anderes Ende mit dem Sprühgerät 4 verbindbar
ist.
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Die
beiden Förderkammern 12 und 14 sind mit
ihrem Pulvereinlassende, an welchem sich der Pulvereinlass 16 mit
dem Pulvereinlassventil Q1 bzw. Q2 befindet, nach unten zeigend,
und mit ihrem Pulverauslassende, an welchem sich der Pulverauslass 18 mit
dem Pulverauslassventil Q3 bzw. Q4 befindet, nach oben zeigend angeordnet.
Die Anordnung ist derart, dass eine sich in Kammerlängsrichtung
zwischen den Zentren des Pulvereinlassendes und des Pulverauslassendes
erstreckende geradlinige zentrale Kammermittellinie 32 bzw. 34 zwischen
45 Grad und vorzugsweise 90 Grad zur Horizontalen nach oben gerichtet
ist, wie dies in 1 und schematisch in 2 dargestellt
ist. 2 zeigt schematisch eine theoretische horizontale
Ebene 36 zur Erklärung der aufrechten Anordnung
der Förderkammern 12 und 14 mit ihren
geradlinigen zentralen Kammermittellinien 32 und 34.
Je aufrechter die Kammern 12 und 14 angeordnet
sind, d. h. je mehr sie lotrecht angeordnet sind, desto besser ist
die erfindungsgemäße Wirkung, dass Pulveransammlungen
am Pulverauslass 18 und am Pulverauslassventil Q3 bzw.
Q4 vermieden werden.
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Die
Pulvereinlassventile Q1 und Q2 sind vorzugsweise Quetschventile.
Sie können von beliebiger bekannter Art sein. Vorzugsweise
sind es Quetschventile, deren Ventilkanal 40 durch einen
flexiblen elastischen Schlauch 42 gebildet ist, der von einer
Pneumatikkammer 44 umgeben ist und zum Schließen
des Ventils mittels Druckluft, welche in die Pneumatikkammer 44 einleitbar
ist, radial zusammenquetschbar ist.
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Der
Pulvereinlass 16 und der Pulverauslass 18 und
die Ventilkanäle 40 des Pulvereinlassventils Q1
bzw. Q2 und des Pulverauslassventils Q3 bzw. Q4 fluchten bei jeder
Förderkammer 12 bzw. 14 vorzugsweise
mit der Kammermittellinie 32 bzw. 34.
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1 zeigt
bei der einen Förderkammer 12 das Pulvereinlassventil
Q1 geöffnet und das Pulverauslassventil Q3 geschlossen,
während bei der anderen Förderkammer 14 das
Pulvereinlassventil Q2 geschlossen und das Pulverauslassventil Q4
geöffnet ist. Die eine Förderkammer 12 ist
in der Saugphase zum Einsaugen von Beschichtungspulver. Die andere
Förderkammer 14 ist in der Abgabephase zur Abgabe
von Beschichtungspulver. Diese Phasen wechseln bei der Pulverförderung
fortlaufend.
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Die
Pulvereinlassseite 46 der beiden Pulvereinlassventile Q1
und Q2 können durch Pulverzufuhrzweigleitungen 48 bzw. 50 getrennt
mit einem Pulverbehälter verbunden werden oder, gemäß der in 1 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform, durch ein vorzugsweise Y-förmiges
Verzweigungselement 52 mit einer gemeinsamen Pulverzufuhrleitung 56 verbunden
werden, um Sprühbeschichtungspulver 58 aus einem
Pulverbehälter 60 anzusaugen.
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Jede
Förderkammer 12 und 14 ist alternativ während
einer Saugphase (in 1 die Förderkammer 12)
mit einer Vakuumquelle 62 verbindbar oder während
einer Abgabephase (in 1 Förderkammer 14)
mit einer Transportdruckluftquelle 64 verbindbar. Die Transportdruckluftquelle 64 erhält Druckluft
vorzugsweise über einen Druckregler von einer Druckquelle 66,
beispielsweise einem Druckluftnetz in einer Firma. Mittels des Vakuums
der Vakuumquelle 62 wird Beschichtungspulver 58 durch das
offene Pulvereinlassventil Q1 bzw. Q2 in die Förderkammer 12 bzw. 14 eingesaugt,
während das Pulverauslassventil Q3 bzw. Q4 geschlossen
ist. Mittels der Transportdruckluft der Transportdruckluftquelle 64 wird
das in der Förderkammer 12 bzw. 14 befindliche
Beschichtungspulver durch das offene Pulverauslassventil Q3 bzw.
Q4 abgegeben, während das Pulvereinlassventil Q1 bzw. Q2
geschlossen ist. Die beiden Förderkammern 12 und 14 werden
zeitlich phasenversetzt betrieben, so dass wechselweise jeweils
in die eine Förderkammer (z. B. Förderkammer 12)
Beschichtungspulver eingesaugt wird, während aus der betreffenden
anderen Förderkammer, z. B. Förderkammer 14,
Beschichtungspulver abgegeben wird, wonach dann aus der einen Förderkammer,
z. B. Förderkammer 12, das Beschichtungspulver
abgegeben wird, während in die betreffende andere Kammer,
z. B. Förderkammer 14, eingesaugt wird.
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Die
Pulvereinlassventile Q1 und Q2 und die Pulverauslassventile Q3 und
Q4 sind vorzugsweise separat voneinander ansteuerbar.
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Zur
Steuerung der Pulverdichtstrompumpe 10 ist eine Steuereinrichtung 70 vorgesehen,
welche mehrere Steuerventile und mindestens einen, vorzugsweise
mehrere Druckregler enthält zur Erzeugung des Druckes am
Ausgang der Transportdruckluftquelle 64 und zur Erzeugung
des Druckes der Steuerdruckluft zur Betätigung der Pulverventile
Q1, Q2, Q3 und Q4 aus der Druckluft einer Druckluftquelle 66.
Ferner enthält die Steuereinrichtung 70 auch Steuerventile
zur alternativen Beaufschlagung der Förderkammern 12 und 14 mit
Druckluft der Druckluftquelle 64 oder Vakuum der Vakuumquelle 62.
Die Steuereinrichtung 70 enthält vorzugsweise
auch eine elektronische, vorzugsweise computerisierte Steuereinrichtung
zur Steuerung der genannten Ventile, vorzugsweise auch zur Steuerung
der Druckregler.
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Die
Steuereinrichtung 70 kann die Sollwerte für die
Drücke der Druckluft und des Vakuums durch eine integrierte
Software oder durch externe Steuersignale erhalten, beispielsweise
von einer übergeordneten Steuereinrichtung 71.
Die übergeordnete Steuereinrichtung 71 kann ebenfalls
an die Druckluftquelle 66 angeschlossen sein, beispielsweise
zur Versorgung des Pulverströmungsweges stromabwärts
der Pulverdichtstrompumpe 10 mit zusätzlicher Druckluft,
beispielsweise zur Unterstützung der Pulverföderung
in der Pulverabgabeleitung 28, und/oder zur Zerstäubung
des Beschichtungspulvers durch das Sprühgerät
und/oder zur Spülung der mindestens einen Hochspannungselektrode 8 oder
für andere Zwecke. Ferner kann die übergeordnete
Steuereinrichgung 71 zur Stromversorgung des Hochspannungserzeugers 6 des
Sprühgerätes 4 ausgebildet sein.
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Gemäß einem
besonderen erfinderischen Gedanken ist im Pulverweg stromaufwärts
und/oder stromabwärts der Pulverdichtstrompumpe 10 mindestens
ein Strömungswiderstand, vorzugsweise eine bezüglich
ihres Strömungswiderstandes veränderbare Strömungsdrossel 72 angeordnet.
Die Strömungsdrossel 72 ist vorzugsweise am stromabwärtigen
Ende der Pulverzufuhrleitung 56 bei ihrem Verzweigungselement 52 angeordnet.
Gemäß anderen Ausführungsformen kann
jedoch zusätzlich oder stattdessen ein solcher Strömungswiderstand
oder eine solche veränderbare Strömungsdrossel
auch an einer anderen Stelle angeordnet sein, beispielsweise in
mindestens einem der beiden Verzweigungselemente 52 und/oder 26,
oder auf der Pulvereingangsseite der Pulvereinlassventile Q1 und
Q2, wie dies durch Punkte 72-2 schematisch dargestellt
ist, oder auf der Pulverauslassseite der Pulverauslassventile Q3
und Q4, wie dies durch Punkte 72-3 schematisch dargestellt
ist, oder am stromaufwärtigen Anfang der Pulverabgabeleitung 28,
wie dies durch einen Punkt 72-4 schematisch dargestellt
ist. Durch die Verwendung von einem oder mehreren solchen Strömungswiderständen,
vorzugsweise einer veränderbaren Strömungsdrossel,
kann die Pulverströmungsmenge pro Zeiteinheit reduziert
werden, ohne dass die Transportdruckluftströmungsmenge
pro Zeiteinheit der Transportdruckluftquelle 64 reduziert
zu werden braucht. Dadurch können auch sehr kleine Pulvermengen
pro Zeiteinheit gefördert werden, ohne dass die Gefahr
von Pulverablagerungen in den Förderkammern 12 und 14 und
in den Pulverabgabeleitungen 22, 24, 28 entsteht,
zumindest können solche Pulverablagerungen durch die Erfindung
wesentlich reduziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 09/071325
A [0003]
- - DE 19611533 B4 [0003]
- - US 2006/0193704 A1 [0003]
- - EP 1644131 A2 [0003]
- - US 7150585 B2 [0003]
- - WO 2004/087331 A1 [0003]
- - US 2005/0178325 A1 [0003]
- - EP 1566352 A2 [0003]
- - US 4284032 [0005]
- - US 4357900 [0005]
- - EP 0412289 B1 [0005]
- - EP 0636420 A2 [0005]