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Die
Erfindung betrifft eine Beschichtungspulver-Fördervorrichtung und ein -Förderverfahren
sowie eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung,
welche eine solche Beschichtungspulver-Fördervorrichtung enthält, gemäß den Patentansprüchen.
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Stand der Technik von
Beschichtungspulver-Fördervorrichtungen:
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Die
EP 1 169 132 B1 zeigt
eine Fördervorrichtung,
bei welcher eine Baueinheit enthaltend einen Injektor als Förderpumpe
und ein Saugrohr in einen Pulverbehälter (Pulver-Lieferantenbehälter, z.
B. Sack oder Beutel) einsetzbar ist und von einer Tragvorrichtung
derart getragen wird, dass das Saugrohr mit dem Injektor mit abnehmendem
Pulverniveau im Pulverbehälter
tiefer in den Pulverbehälter
eintauchbar ist. Der Injektor fördert
das Pulver in einen Zwischen-Pulverbehälter, aus welchem es von einer zweiten
Einheit enthaltend einen Injektor und ein Saugrohr angesaugt und
einer Sprühvorrichtung
zugeführt
wird. Jeder Injektor bildet somit zusammen mit seinem Saugrohr eine
Tauchpumpe, welche in einen Behälter
(steifer Behälter
oder flexibler Behälter, z.
B. Sack oder Beutel) eintauchbar ist. Tauchpumpen mit einem Injektor
für Beschichtungspulver
zeigen auch die
DE
41 14 097 A1 ,
US 5,518,344 und
GB 2 195 975 A .
Ferner zeigt die WO 03/024612 A1 eine Doppelkolbenpumpe mit zwei
Kolben zum wechselweisen Ansaugen von Beschichtungspulver aus einem
Beschichtungsbehälter
und anschließenden Drücken des
angesaugten Pulvers durch einen Abgabeschlauch zu einer Spritzpistole.
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Stand
der Technik zur Förderung
von granulatartigem und pulverförmigem
Material, welches kein Sprühbeschichtungspulver
ist:
US 3,391,963 zeigt
eine Einfach-Membranpumpe und die
DE 39 00 718 A1 zeigt eine Doppel-Membranpumpe,
deren Membranen aus flexiblem, jedoch nicht federelastisch dehnbarem
Material bestehen und balgartig gewölbt sind, um Membranbewegungen
quer zu ihrer Membranebene zu ermöglichen.
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Stand der Technik zur
Förderung
von Schlamm:
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Aus
der Praxis ist eine Schlauchmembranpumpe mit zwei Schlauchmembranen
bekannt, welche im gestreckten, durchgehend offenen Schlauchzustand
angeordnet sind und durch Hydraulikflüssigkeit radial zusammendrückbar (Druckhub)
und anschließend
durch die eigene federelastische Dehnbarkeitskraft der Schlauchmembranen
wieder in ihre Ausgangslage selbsttätig zurückbewegbar sind (Saughub).
Während
die eine Schlauchmembran einen Saughub zum Ansaugen von Schlamm
ausführt, führt die
andere Schlauchmembran einen Druckhub zum Ausstoßen von Schlamm aus, und umgekehrt. Um
jede Schlauchmembran erstreckt sich eine Druckkammer, welche mit
Hydraulikflüssigkeit
gefüllt ist.
In jede Druckkammer ist ein Kolben wechselweise vorschiebbar und
zurückschiebbar,
so dass die betreffende Schlauchmembran beim Vorschub des Kolbens
in gleicher Weise von der Hydraulikflüssigkeit zusammengedrückt wird,
wie der Kolben in die Druckkammer hineinbewegt wird, und umgekehrt
die Schlauchmembran sich in gleichem Maße wieder entspannen kann,
wie der Kolben anschließend
aus der Druckkammer heraus zurückgezogen
wird. Die beiden Kolben der beiden Druckkammern sind Teile eines
Stellkolbens in einem Stellzylinder, wobei die beiden Stirnseiten
des Stellkolbens wechselweise mit Druckluft beaufschlagbar sind
bzw. von Druckluft entlastbar sind.
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Fördervorrichtungen
für Beschichtungspulver
von Sprühbeschichtungsanlagen
müssen
derart ausgebildet sein, dass Pulverablagerungen in den Pulverströmungswegen
vermieden werden, dass die Herstellung der Fördervorrichtung preiswert ist,
dass Farbwechsel (Wechsel von einer Pulversorte auf eine andere
Pulversorte) schnell durchführbar
sind, und möglichst
wenig Luft zur pneumatischen Förderung des
Beschichtungspulvers erforderlich ist, sowie Erwärmungen von Förderleitungen
weitgehend vermieden werden, weil erwärmte Förderleitungen das Anhaften
von Pulverpartikeln an den Leitungsabschnitten begünstigen.
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Stand der Technik von
Ventilen für
Sprühbeschichtungspulver:
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Aus
der Praxis sind Quetschventile bekannt, welche ähnlich wie eine Schlauchmembranpumpe ausgebildet
sind, jedoch nicht durch Hydraulikflüssigkeit, sondern durch Druckluft
radial zusammendrückbar
sind, um einen Pulverfluidweg alternativ zu verschließen oder
zu öffnen.
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Durch
die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, auf einfachere und
preiswertere Art und Weise Beschichtungspulver zu fördern unter
Verwendung von wenig oder keiner Fluidisier-Druckluft für das Beschichtungspulver,
und unter gleichzeitiger Vermeidung von Pulverablagerungen im Pulverförderweg.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
eine Pulverfördervorrichtung
gemäß Anspruch 1
gelöst.
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Demgemäss betrifft
die Erfindung insbesondere eine Beschichtungspulver-Fördervorrichtung einer Pulversprühbeschichtungsanlage,
gekennzeichnet durch eine Schlauchmembranpumpe, enthaltend eine
flexible, federelastisch dehnbare Schlauchmembran, welche in Schlauchlängsrichtung
in gestrecktem, vorzugsweise mit Vorspannung gestrecktem, durchgehend
hohlen Zustand angeordnet ist und eine sich durch sie hindurch erstreckende
Förderkammer
von einer sie umgebenden Druckkammer trennt, wobei die Förderkammer
mit einem Pulvereinlass, welcher ein Pulvereinlassventil hat, und
mit einem Pulverauslass, welcher ein Pulverauslassventil hat, versehen
ist; eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Zufuhr und Abfuhr
von strömungsfähigem Druckmedium
in die bzw. aus der Druckkammer, wobei durch Zufuhr von Druckmedium
in die Druckkammer die Schlauchmembran in die Förderkammer hinein verformbar
ist, wobei das Volumen der Druckkammer vergrößerbar und gleichzeitig das
Volumen der Förderkammer
korrespondierend verkleinerbar ist, was einen Druckhub der Schlauchmembran
darstellt, durch welchen sie Pulver und Luft durch das offene Pulverauslassventil
ausstoßen
kann, während das
Pulvereinlassventil geschlossen ist, und wobei durch Abfuhr von
Druckmedium aus der Druckkammer die Schlauchmembran durch ihre Eigenelastizität sich zurückformen
kann, was einen Saughub darstellt, durch welchen sie Beschichtungspulver
und Luft durch das jetzt offene Pulvereinlassventil in die Förderkammer
hineinsaugen kann, während
das Pulverauslassventil jetzt geschlossen ist.
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Ferner
betrifft die Erfindung gemäß den Ansprüchen ein
Beschichtungspulver-Förderverfahren und
eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Der
Erfinder hat die überraschende
Entdeckung gemacht, dass Beschichtungspulver für Sprühbeschichtungsanlagen mit einer
Schlauchmembranpumpe wirksam förderbar
sind, insbesondere dann, wenn das Beschichtungspulver mit einer kleinen
Menge Druckluft pro Zeiteinheit vermischt und dadurch geringfügig fluidisiert
wird. Dabei braucht das Beschichtungspulver nicht mit soviel Druckluft
pro Zeiteinheit fluidisiert zu werden, wie dies zur pneumatischen
Förderung
mittels eines Injektors nach dem Stand der Technik nötig ist.
Dies hat gegenüber
Injektoren den großen
Vorteil, dass weniger Druckluft benötigt wird. Dies spart Energie
zur Erzeugung von Druckluft.
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand
von bevorzugten Ausführungsformen
als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
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1 schematisch
eine Beschichtungspulver-Fördervorrichtung
nach der Erfindung im drucklosen Ausgangszustand,
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2 die
Fördervorrichtung
von 1 während
oder am Ende eines ersten Druckhubes,
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3 die
Fördervorrichtung
von 1 am Ende eines ersten Saughubes, was auch der
Beginn eines nachfolgenden Druckhubes ist,
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4 die
Fördervorrichtung
von 1 am Ende oder während eines zweiten oder weiteren Druckhubes,
was auch der Beginn eines nachfolgenden Saughubes ist,
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5 die
Fördervorrichtung
von 1 mit einer hinzugefügten Saugquelle zur Beschleunigung und/oder
zur Verstärkung
des Saughubes,
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6 einen
Längsschnitt
durch ein keilförmiges
oder schnabelförmiges,
selbsttätiges
Einwegventil in Schließstellung,
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7 eine
Stirnansicht des Einwegventils von 6 in Schließstellung
entgegen seiner Durchlassrichtung gesehen,
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8 einen
Längsschnitt
des Einwegventils entsprechend 6, jedoch
in Ventiloffenstellung,
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9 eine
Stirnansicht des Einwegventils von 8 in Ventiloffenstellung
entgegen seiner Durchlassrichtung gesehen,
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10 eine äußere Seitenansicht
auf das Einwegventil von 6 rechtwinklig zu 6 gesehen,
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11 einen
detaillierten Längsschnitt
einer Schlauchmembranpumpe der Fördervorrichtung
von 1 im drucklosen Ausgangszustand,
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12 eine
weitere Ausführungsform
einer Beschichtungspulver-Fördervorrichtung
nach der Erfindung mit einer im vertikalen Axialschnitt gezeigten Doppel-Schlauchmembranpumpe,
wobei ein die Schlauchmembranen kontaktierendes und betätigendes
strömungsfähiges Druckmedium
Druckgas, vorzugsweise Druckluft, ist,
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13 eine
weitere Ausführungsform
einer Beschichtungspulver-Fördervorrichtung
nach der Erfindung mit einer Doppel-Schlauchmembranpumpe, wobei
das strömungsfähige Druckmedium,
welches die Schlauchmembranen kontaktiert und betätigt Druckflüssigkeit
ist,
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14 einen
axialen Vertikalschnitt einer nochmals weiteren Ausführungsform
einer Beschichtungspulver-Fördervorrichtung
nach der Erfindung,
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15 einen
Vertikalschnitt einer nochmals weiteren Ausführungsform einer Beschichtungspulver-Fördervorrichtung
nach der Erfindung im drucklosen Ausgangszustand identisch mit der
Ausführungsform
von 1, jedoch mit einem Pulverbehälter, welcher mit einem Fluidisierboden
versehen ist.
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Die
in den 1 bis 4 dargestellte Beschichtungspulver-Fördervorrichtung
nach der Erfindung enthält
eine Schlauchmembranpumpe 2, welche eine flexible, federelastisch
dehnbare Schlauchmembran 4 enthält. Die Schlauchmembran 4 ist
in gestrecktem, vorzugsweise mit Vorspannung gestrecktem, durchgehend
hohlen Zustand angeordnet, wie dies in 1 gezeigt
ist, und trennt eine sich durch sie hindurch erstreckende Förderkammer 6 von
einer sie, z. B. ringartig, umgebenden Druckkammer 8. Die
Schlauchmembran 4 hat bei dem in 1 gezeigten
drucklosen Ausgangszustand der Schlauchmembranpumpe eine rohrartige
Form mit beispielsweise kreisförmigem
oder andersförmigem Querschnitt.
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Die
Förderkammer 6 hat
einen Pulvereinlass 10, in welchem sich ein Pulvereinlassventil 12 befindet,
und einen Pulverauslass 14, in welchem sich ein Pulverauslassventil 16 befindet.
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Eine
Steuereinrichtung 18 steuert die Zufuhr und Abfuhr von
strömungsfähigem Medium
in die und aus der Druckkammer 8. Durch Zufuhr von Druckmedium
in die Druckkammer 8 ist die Schlauchmembran 4 in
die Förderkammer 6 hinein
verformbar ist, wie dies die 2 und 4 zeigen,
wobei die Schlauchmembran 4 entgegen ihrer Elastizitätskraft gedehnt
wird und dabei das Volumen in der Druckkammer 8 vergrößert und
gleichzeitig das Volumen der Förderkammer 6 korrespondierend
verkleinert wird. Durch diese Verformung der Schlauchmembran 4 vollführt die
Schlauchmembran 4 einen Druckhub, durch welchen sie in
der Förderkammer 6 vorhandene
Materie, insbesondere Beschichtungspulver und/oder Luft, durch das
offene Pulverauslassventil 16 ausstoßen kann, während das Pulvereinlassventil 12 geschlossen
ist, wie dies die 2 und 4 zeigen.
Bei der Abfuhr von Druckmedium aus der Druckkammer 8 kann
die Schlauchmembran 6 aufgrund ihrer Eigenelastizität sich von
der in den 2 und 4 gezeigten
zusammengedrückten
Form in ihre in 1 gezeigte gestreckte Form zurück verformen. Durch
diese Rückverformung
macht die Schlauchmembran 4 einen Saughub, durch welchen
sie Beschichtungspulver und gegebenenfalls auch Luft durch das jetzt
offene Pulvereinlassventil 12 in die Förderkammer 6 hinein
ansaugen kann, während das
Pulverauslassventil 16 jetzt geschlossen ist, wie dies 3 zeigt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird die Schlauchmembran während des Druckhubes vollständig zusammengedrückt, so
dass der Durchgang durch den Schlauch in Schlauchlängsrichtung
unterbrochen ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird jedoch die Schlauchmembran während des Druckhubes nur soweit
radial zusammengepresst, dass zwischen ihren Schlauchwänden auch
am Ende des Druckhubes noch ein axialer Schlauchdurchgang verbleibt.
Dies hat den Vorteil, dass zwischen den Schlauchwänden Pulverpartikel
nicht eingequetscht werden, so dass Pulveranhaftungen an der Innenfläche des
Membranschlauches und das Bilden von Pulverklumpen vermieden werden.
Aus diesem Grunde wird von der Steuereinrichtung 18 nur
soviel Druckmedium in die Druckkammer 8 zugeführt, dass
der axiale Durchgang durch die Schlauchmembran 4 am Ende
des Druckhubes zwar verengt ist, jedoch zwischen der zusammengedrückten Schlauchwand
noch ein kleiner axialer Schlauchdurchgang verbleibt, wie dies in den 2 und 4 gezeigt
ist.
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Die
Steuereinrichtung 18 besteht aus einem elektronischen Steuerteil 20,
an welchem eine bestimmte Hubfrequenz der Schlauchmembran 4 eingestellt
oder einstellbar ist, und einem mit dieser Hubfrequenz vom Steuerteil 20 wechselweise
umschaltbaren Steuerventil 22 (oder eine Anordnung von
mehreren Steuerventilen). Das Steuerventil 22 ist vom Steuerteil 20 zwischen
einer Luftabfuhrstellung (z. B eine Entlüftungsstellung) gemäß den 1 und 3 zur
Abfuhr von Druckluft aus der Druckkammer 8 und einer Druckluftzufuhrstellung
entsprechend den 2 und 4 zur Zufuhr
von Druckluft in die Druckkammer 8 umschaltbar. Das Steuerventil 22 ist
einerseits an eine Druckluftzufuhrleitung 24 einer Druckluftquelle 26 und
andererseits an eine Luftverbindungsleitung 28 angeschlossen,
welche das Steuerventil 22 mit einem Druckluftanschluss 29 der Druckkammer 8 verbindet.
Das Steuerventil 22 hat einen Drucklufteinlass 30,
einen Druckluftauslass 32, einen Ablufteinlass 34 und
einen Abluftauslass 36.
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1 zeigt
den drucklosen Zustand der Schlauchmembranpumpe 2, bevor
sie zum aller ersten Mal in Betrieb genommen wird oder nachdem sie für einen
Farbwechsel (Wechsel von einer Pulversorte auf eine andere Pulversorte)
gereinigt wurde. In der Druckkammer 8 befindet sich kein
Druckmedium, und in der Förderkammer 6 befindet
sich kein Beschichtungspulver. Die Schlauchmembran 4 befindet sich
in ihrem gestreckten offenen Zustand. Dies ist der Anfangszustand
vor einem Druckhub und gleichzeitig der Endzustand nach einem Saughub.
Die Luftverbindungsleitung 28 ist während und am Ende eines Saughubes
der Schlauchmembran 4 mit dem Ablufteinlass 34 des
Steuerventils 22 und damit auch mit dessen Abluftauslass 36 in
Strömungsverbindung,
wie dies die 1 und 3 zeigen.
Die Luftverbindungsleitung 28 ist während eines Druckhubes und
am Ende des Druckhubes der Schlauchmembran 4 mit dem Druckluftauslass 32 des
Ventils 22 und damit auch mit dessen Drucklufteinlass 30 und über die
Druckluftzufuhrleitung 24 auch mit der Druckluftquelle 26 in
Strömungsverbindung,
wie dies die 2 und 4 zeigen.
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2 zeigt
die Fördervorrichtung
von 1 bei der Ausführung
eines ersten Druckhubes, bei welchem sich in der Förderkammer 6 noch
kein Beschichtungspulver befindet, so dass die Schlauchmembran 4 aus
der Förderkammer 6 nur
Luft durch das offene Pulverauslassventil 16 hinaus drückt, während das
Pulvereinlassventil 12 geschlossen ist. Die Luftverbindungsleitung 28 ist
mit dem Druckluftauslass 32 des Steuerventils 22 verbunden,
und damit über
den Drucklufteinlass 30 des Steuerventils und die Druckluftzufuhrleitung 24 mit
der Druckluftquelle 26.
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3 zeigt
das Ende eines Saughubes der Schlauchmembran 4 nach dem
ersten Druckhub von 2, wobei durch die Saugwirkung
der sich öffnenden
Schlauchmembran 4 Beschichtungspulver 38 aus einem
Pulverbehälter 40 durch
eine Saugleitung 42 (ein Schlauch oder Rohr) durch das
geöffnete
Pulvereinlassventil 12 in die Förderkammer 6 gesaugt wird,
während
das Pulverauslassventil 16 geschlossen ist. Die Schlauchmembran 4 hat
sich durch ihre Eigenelastizität
selbsttätig
von der in 2 gezeigten Druckhubendstellung
in die in 3 gezeigte Saughubendstellung
bewegt und dabei Druckluft aus der Druckkammer 8 über die
Luftverbindungsleitung 28 und das Steuerventil 22 in
die Außenatmosphäre gedrückt.
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Bei
einem anschließenden
Druckhub der Schlauchmembran 4 gemäß 4 wird mindestens ein
Teil des in der Förderkammer 6 gespeicherten und
durch deren Volumen dosierten Beschichtungspulvers durch das Pulverauslassventil 16 in
eine Druckleitung 44 und durch diese zu einem (nicht gezeigten)
Pulverempfänger
gedrückt,
während
das Pulvereinlassventil 12 geschlossen ist.
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Bei
einem anschließenden
Saughub, während
welchem sich die Schlauchmembran 4 von der verengten Stellung
von 4 in die erweiterte Stellung von 3 zurück bewegt,
wird wieder entsprechend 3 Beschichtungspulver 38 aus
dem Pulverbehälter 40 in
die Förderkammer 6 angesaugt. Durch
die Steuereinrichtung 18 werden die Saug- und Druckhübe der 2 und 3 mit
einer von der Steuereinrichtung 18 vorgegebenen Frequenz kontinuierlich
wiederholt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird die Pulverförderung
durch die Druckleitung 44 hindurch durch Zufuhr von Zusatzdruckluft
unterstützt,
welche das Pulver pneumatisch fördert
oder mindestens Pulverablagerungen in der Druckleitung 44 zu
vermeiden hilft. Die Zusatzdruckluft wird der Druckluftquelle 26 entnommen
und über eine
Zusatzdruckluftleitung 46 stromabwärts des Pulverauslassventils 16 in
den Pulverauslass 14 oder in dessen Nähe in die Druckluftleitung 44 eingeleitet. Die
Zusatzdruckluftleitung 46 ist beispielsweise an die Druckluftzufuhrleitung 24 strömungsmäßig angeschlossen,
und kann ein gesteuertes, getaktetes Ventil (taktweise offen bzw.
zu) oder ein pulsgesteuertes Ventil oder einen Druckregler oder
eine Strömungsdrossel,
beispielsweise eine einstellbare Strömungsdrossel 48 enthalten
zur Einstellung der pro Zeiteinheit dem Pulver zugeführten Menge
an Zusatzluft. Diese Zusatzluft kann entweder jeweils nur während eines
Druckhubes der Schlauchmembran 4 oder vorzugsweise kontinuierlich
(dauernd, auch während
Saughüben
der Schlauchmembran 4) mit einer vorbestimmten Volumendurchflussrate
in den Pulverauslass 14 oder in den Anfangsabschnitt der Druckleitung 44 zugeführt werden.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann, anstatt oder zusätzlich zu der genannten Zusatzdruckluft
der Zusatzdruckluftleitung 46, Zusatzdruckluft in die Förderkammer 6 stromabwärts des
Pulvereinlassventils 12, vorzugsweise sehr nahe bei diesem
jeweils dann eingeleitet werden, um Pulverablagerungen in der Förderkammer 6 zu
vermeiden, wenn die Schlauchmembran 4 ihren Druckhub ausführt, um
von der in 3 (oder 1) gezeigten
Stellung in die in 4 (oder 2) gezeigte
Stellung zu gelangen. Zu diesem Zwecke kann diese Zusatzdruckluft
vorzugsweise der Luftverbindungsleitung 28 entnommen und über eine
Zusatzdruckluftleitung 50 der Förderkammer 6 zugeführt werden.
Die Zusatzdruckluftleitung 50 enthält vorzugsweise ein von der
Druckluft selbst gesteuertes Auf/Zu-Ventil 52, welches
während
eines Druckhubes auf Druckluftdurchlass und während eines Saughubes auf Nichtdurchlass
geschaltet ist. Ferner kann diese Zusatzdruckluftleitung 50 einen Druckregler
oder eine Drossel 51, vorzugsweise eine einstellbare Drossel 51 enthalten.
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Der
Pulvereinlass 10, das Pulvereinlassventil 12,
der Pulverauslass 14, das Pulverauslassventil 16 und
die vorzugsweise geradlinige Saugleitung 42 sind vorzugsweise
alle in Längsrichtung
axial zur Mittelachse der Schlauchmembran 4 angeordnet.
Diese Längsrichtung
der Schlauchmembran 4 kann horizontal oder schräg sein,
ist jedoch vorzugsweise vertikal gemäß den Zeichnungen. Die Druckkammer 8 umringt
die Schlauchmembran 4. Die Schlauchmembranpumpe 2,
enthaltend die Elemente 4, 10, 12, 14, 16 bildet
zusammen mit der Saugleitung 4, vorzugsweise in Form einer
Tauchpumpeneinheit, welche an einem Träger 56 befestigbar
ist, wobei das Saugrohr 4 der Tauchpumpeneinheit in den
Pulverbehälter 40 eintauchen
kann. Die Tauchpumpeneinheit, mindestens jedoch die Saugleitung 42,
ist relativ zum Pulverbehälter 40 in
der Höhe
verstellbar oder bewegbar, entweder zusammen mit dem Träger 56 oder
relativ zum Träger 56,
um das Niveau der Tauchpumpeneinheit, zumindest aber von dessen
Saugleitung 42, verschiedenen Pulverniveaus im Pulverbehälter 40 anzupassen,
wie dies in verschiedenen Ausführungsformen
aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Steuereinrichtung 18 kann
ebenfalls Bestandteil dieser Tauchpumpeneinheit sein, jedoch ist
vorzugsweise mindestens der elektronische Steuerteil 20 getrennt
von der Tauchpumpeneinheit angeordnet, ebenso das Zusatzdruckluftventil 52.
Jegliche Steuerelemente können
entweder Bestandteil der Tauchpumpeneinheit sein oder vorzugsweise
getrennt von dieser angeordnet sein, beispielsweise Druckregler oder
einstellbare Drosseln, wie z. B. die Drosseln 48 und 51.
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Das
Beschichtungspulver 38 lässt sich wesentlich gleichförmiger und
mit weniger Saugkraft und weniger Schubkraft fördern, wenn es nicht als kompakte
Masse im Pulverbehälter 40 liegt,
sondern darin zumindest im Ansaugbereich 58 eines Pulveransaugeinlasses 60 (eine
oder mehrere Ansaugöffnungen)
am unteren Ende der Saugleitung 42 durch Druckluft aufgelockert
wird, sogenannte Fluidisierluft, in welcher die Pulverpartikel schweben
können.
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Gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung nach den 1 bis 14 ist eine
Fluidisierluftleitung 62 vorgesehen, welche vorzugsweise
Bestandteil der Tauchpumpeneinheit 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 42 ist,
so dass sie mit dieser in einem Pulverbehälter 40 eintauchbar
ist. Die Fludisierluftleitung 62 hat einen Fluidisierluftauslass 64 (eine
oder mehrere Fluidisierluftauslassöffnungen) zur Abgabe von Druckluft
als Fluidisierluft zur Fluidisierung des Beschichtungspulvers im
Ansaugbereich 58 des Pulversaugeinlasses 60 der
Saugleitung 42. Der Fluidisierluftauslass 64 kann
z. B. tiefer als der Pulveransaugeinlass 60 angeordnet
sein oder z. B. ungefähr
auf gleicher Höhe
direkt neben oder nahe bei dem Pulveransaugeinlass 60.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform umgibt der Fluidisierluftauslass 64 den
Pulveransaugeinlass 60 ringförmig. Die Fluidisierluftleitung 62 kann
unter Bildung eines ringförmigen
Zwischenraumes als Fluidisierluftkanal die Saugleitung 42 koaxial
umgeben, wie dies die Zeichnungen zeigen, oder radial neben der
Saugleitung 42 angeordnet sein, vorzugsweise mit dieser
mechanisch verbunden sein. Die fluidisierte Luftleitung 62 enthält Druckluft
als Fluidisierluft von der Druckluftquelle 26 beispielsweise über eine
Fluidisierluftzuleitung 66. In dieser kann sich ein Druckregler
oder eine Strömungsdrossel,
beispielsweise eine einstellbare Strömungsdrossel 68 befinden.
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Bei
allen Ausführungsformen
ist die Fluidisierluftleitung 62 vorzugsweise parallel
zur Saugleitung 42 angeordnet.
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Der
Pulverbehälter 40 kann
aus massivem, selbststehenden Material bestehen oder ein Sack oder
Beutel sein, beispielsweise wie er von einem Pulverhersteller verwendet
wird, um das Pulver zu einer Firma liefert, welche mittels einer
Pulversprühbeschichtungsvorrichtung,
welche die Beschichtungspulver-Fördervorrichtung
der Erfindung enthält,
Gegenstände
mit Beschichtungspulver beschichtet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das Steuerventil 22 ohne die Luftverbindungsleitung 28 an
den Druckluftanschluss 29 der Druckkammer 8 direkt
angeschlossen. Dies hat die Vorteile, dass die Reaktionszeiten der
Schlauchmembranpumpe 2 verkürzt werden und dass eine durch
die Druckluftströmung
und Druckluftkompression entstehende Erwärmung der Druckluft und der von
ihr kontaktierten Materialen (Schlauchmembran 2, die andere
Wände der
Druckkammer 8) reduziert wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Druckkammer 8, zusätzlich zu
jeder beliebigen Verbindung des Steuerventils 22 mit dem
Druckluftanschluss 29, mit einer Entlüftungsvorrichtung 69 versehen,
durch welche aus der Druckkammer 8 bereits während der
Durchführung
eines Druckhubes der Schlauchmembran 4 ein Teil der Druckluft
aus der Druckkammer 8 gedrosselt entweichen kann (Leckstrom).
Dadurch kann Wärme
abgeführt
und vermieden werden, dass während
den Druck- und Saughüben
eine Druckluftsäule in
der Druckkammer 8 und durch deren Druckluftanschluss 29 hindurch
mehrmals hin und her bewegt und dabei infolge Luftkompression und
Luftreibung jedes Mal auf eine höhere
Temperatur erwärmt
wird. Die Entlüftungsvorrichtung 69 kann
eine Öffnung
mit kleinem Querschnitt sein, so dass sie als Drossel 71 wirkt,
welche die Druckkammer 8 mit der Außenatmosphäre ständig verbindet. Anstatt einer
solchen ständigen
(kontinuierlichen)Entlüftung
kann in Reihe zu einer solchen Drossel 71 ein Ventil 73 angeordnet sein,
welches jeweils öffnet
und offen bleibt, wenn und solange der Luftdruck in der Druckkammer 8 auf oder über einem
vorbestimmten Mindestdruck ist. Dieser Wert des Mindestdruckes ist
höher als
Atmosphärendruck
und niedriger als ein vorbestimmter maximaler Luftdruck in der Druckkammer 8 während eines
Druckhubes der Schlauchmembran 4. Das Ventil 73 kann
ein von der Steuereinrichtung 18 gesteuertes Ventil oder
vorzugsweise ein selbsttätiges Überdruckventil
sein.
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5 zeigt
ferner die Möglichkeit,
an den Entlüftungsauslass 36 des
Steuerventils 22 eine Saugquelle 70 anzuschließen, um
während
eines Saughubes Druckluft aus der Druckkammer 8 abzusaugen.
Dadurch kann die Saugwirkung der Schlauchmembran 4 während des
Saughubes erhöht
werden, beispielsweise um größere Pulvermengen
pro Saughub in die Förderkammer 6 zu
saugen oder um einen Schlauchmembran 4 verwenden zu können, welche
nur eine geringe Federelastizität
hat, um sich von der Verformung am Ende des Druckhubes in die unverformte
Ursprungsform zurückzuformen,
welche die Saugmembran 4 am Anfang des Druckhubes hat und
auch am Ende des Saughubes wieder haben sollte. Ferner kann durch
die Verwendung einer solchen Saugquelle 70 die Hubfrequenz der
Schlauchmembran 4 und damit ebenfalls das Fördervolumen
der Schlauchmembranpumpe 2 erhöht werden.
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Zur
Geräuschminderung
kann an einen Auslass der Saugpumpe 70 ein Schalldämpfer 72 angeschlossen
sein.
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Das
Pulvereinlassventil 12 und/oder das Pulverauslassventil 16 kann
ein von der Steuereinrichtung 18 steuerbares Ventil sein
oder vorzugsweise ein selbsttätiges
Einwegventil, welches durch die von der Schlauchmembran 4 in
der Förderkammer 6 erzeugten
Unterdrücke
und Überdrücke in Förderrichtung öffnet, jedoch
in der Gegenrichtung schließt,
wobei das eine Ventil öffnet,
wenn das andere Ventil schließt,
und umgekehrt, wie dies die 1 bis 4 zeigen.
Die Verwendung von solchen selbsttätigen Einwegventilen ist preiswerter
als von dem elektronischen Steuerteil 20 gesteuerte Ventile.
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Es
können
beliebige Arten von steuerbaren Ventilen oder vorzugsweise selbsttätigen Einwegventilen
verwendet werden. Ventile und ähnliche Sperrelemente
beinhalten die Gefahr, dass sich in ihnen Beschichtungspulver ansammeln
oder an Ventilwänden
anhaften kann oder zwischen Ventilflächen eingeklemmt wird. Diese
Nachteile werden vermieden oder wesentlich reduziert, wenn anstelle
von Platten- oder
Kugel-Einwegventilen für
das Pulvereinlassventil 12 und das Pulverauslassventil 16 je
ein keilartiges oder entenschnabelartiges Einwegventil (duck's bill) verwendet
wird, wie dies in den Zeichnungen, insbesondere in vergrößerter Darstellung
in den 6 bis 10 gezeigt ist. Ein solches
entenschnabelartiges oder keilförmiges
Ventil besteht im Wesentlichen aus einem Rohrkörper 74 aus flexiblem,
federelastischem Material, beispielsweise Gummi, welcher einen Ventilkanal 76 in
Rohrlängsrichtung
bildet, welches vorzugsweise die Längsrichtung der Schlauchmembran 4 ist.
Der Rohrkörper 74 hat einen
keilförmigen
oder schnabelartig abgeflachten Endabschnitt 78, welcher
in Rohrkörperumfangsrichtung
geschlossen ist und an seinem in Durchlassrichtung 84 zeigenden
stirnseitigen Ende eine Schlitzöffnung 80 des
Ventilkanals 76 bildet. Die Schlitzöffnung 80 ist entsprechend
den 6 und 7 geschlossen und wird durch
die Eigenelastizität
des Materials des Rohrkörpers 74 geschlossen
gehalten, solange der im Ventilkanal 76 herrschende Druck kleiner
ist als der Außenumgebungsdruck
auf den abgeflachten Endabschnitt 78.
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11 zeigt
detaillierter, wie die Schlauchmembranpumpe 2 ausgebildet
sein kann, insbesondere, wie die Schlauchmembran 4 an ihren
Enden zwischen Stirnseiten eines Gehäuses 86 und stirnseitige
Flansche 88 und 90 eingespannt sein kann.
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12 zeigt
schematisch eine Gruppe 102, vorzugsweise eine Baueinheit,
von zwei (oder mehr) Schlauchmembranpumpen 2 der in den 1 bis 11 gezeigten
Art, welche von der Steuereinrichtung 118 entgegengesetzt
zueinander betätigt
werden, so dass die eine Schlauchmembranpumpe 2 (z. B.
links in 12) ihren Druckhub ausführt, während die
andere Schlauchmembranpumpe 2 (z. B. rechts in 12)
ihren Saughub ausführt,
und anschließend
umgekehrt die andere Schlauchmembranpumpe 2 (rechts in 12)
ihren Druckhub ausführt,
während
die eine Schlauchmembranpumpe (links in 12) ihren
Saughub ausführt.
Die beiden Schlauchmembranpumpen 2 von 12 werden
somit 180° phasenverschoben
zueinander betätigt.
Bei Verwendung von mehr als zwei parallel zueinander geschalteten
Schlauchmembranpumpen 2 können sie um einen anderen Zykluswinkel
versetzt zueinander von der Steuereinrichtung 118 angesteuert
werden, um möglichst
gleichmäßig Pulver 38 aus
einem Pulverbehälter 40 abzusaugen
und durch einen gemeinsamen Gesamtauslass 103 in eine Druckleitung 44 zu
fördern.
Der Gesamtauslass 103 ist stromabwärts der Pulverauslassventile 16 an
die Pulverauslässe 14 von
beiden Schlauchmembranpumpen 2 angeschlossen. Der Pulvereinlass 10 der
beiden Schlauchmembranventile 2 kann stromaufwärts der Pulvereinlassventile 12 je über eine
separate Saugleitung 42 oder vorzugsweise gemäß 12 über einen
Gesamteinlass 105 und eine gemeinsame Saugleitung 42 Beschichtungspulver
ansaugen. Die Fluidisierluftzuleitung 66 ist vorzugsweise
wieder mit der Saugleitung 42 Bestandteil der Baueinheit,
so dass diese Baueinheit eine Tauchpumpe bildet. Die Fluidisierluftzuleitung 66 kann
z. B. wieder eine Strömungsdrossel 68 oder
einen Druckregler 90 enthalten. Ferner kann sie ein Ventil 92 enthalten,
welches vom elektronischen Steuerteil 20 der Steuereinrichtung 118 jeweils
derart betätigt
wird, dass Fluidisierluft von der Druckluftquelle 26 zur
Fluidisierluftleitung 62 strömt, solange die Schlauchmembranpumpen 2 Beschichtungspulver 38 fördern. Anstelle
von zwei getrennten Steuerventilen 22 für die beiden Schlauchmembranpumpen 2 kann
die Steuereinrichtung 118 ein Steuerventil 122 aufweisen,
durch welches die Druckkammern 8 der beiden Schlauchmembranventile 2 wechselweise
mit Druckluft gefüllt
und entleert werden, wobei in der genannten Weise die eine Druckkammer 8 gefüllt wird,
wenn die andere entleert wird, und umgekehrt.
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Die
beiden (oder mehr) zu einer Gruppe 102 zusammengefassten
Schlauchmembranpumpen 2 zusammen mit der Saugleitung 42 sind
vorzugsweise wiederum als Tauchpumpeneinheit ausgebildet, dessen
Saugleitung 42 (Schlauch oder vorzugsweise Rohr) in einen
Pulverbehälter 40 eintauchbar
ist, während
die Doppel-Schlauchmembranpumpeneinheit von einem Träger 56 getragen
wird. Der Träger 56 kann
von beliebiger mechanischer Konstruktion sein, wie dies im Stand
der Technik bekannt ist.
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Ferner
zeigt 12 die Möglichkeit, das von den Schlauchmembranpumpen 2 (oder
von einer Schlauchmembranpumpe der 1 bis 11)
aus einem Pulverbehälter 40 abgepumpte
Pulver in einen Zwischenpulverbehälter 140 zu fördern, und
dann von diesem über
eine weitere Fördervorrichtung 2-2 zu
einer Sprühvorrichtung 94 zum
Sprühen
des Beschichtungspulvers in Form einer Sprühwolke 96 auf ein
zu beschichtendes Objekt. Die Sprühvorrichtung 94 kann
eine düsenartige
Sprühöffnung oder
einen Rotationskörper
zum Zerstäuben
des Beschichtungspulvers aufweisen, wie dies im Stand der Technik
bekannt ist. Die weitere Pulverfördervorrichtung 2-2 kann
wiederum eine Schlauchmembranpumpe gemäß einer der beschriebenen Arten
nach den 1 bis 12 sein,
oder eine Pulverpumpe nach dem Stand der Technik, z. B. ein Injektor.
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13 zeigt
einen Doppel-Schlauchmembranpumpe mit zwei (oder mehr) Schlauchmembranpumpen
nach der in den 1 bis 12 gezeigten Art,
jedoch mit der Ausnahme, dass die Druckkammer 8 mit Hydraulikflüssigkeit
anstatt mit Druckluft gefüllt
ist. Die Druckkammer 8 bleibt sowohl während des Druckhubes als auch
während
des Saughubes ständig
mit Flüssigkeit
vollständig
gefüllt.
Durch einen in die Druckkammer 8 eintauchbaren Kolben 211 ist
die Druckflüssigkeit
gegen die Schlauchmembran 4 drückbar, so dass die Schlauchmembran 4 von
der expandierten drucklosen, durchgehend offenen Ausgangsstellung
ausgehend einen Druckhub ausführt, bei
welchem die Schlauchmembran 4 entsprechend der in 13 links
gezeigten Schlauchmembran 4 zusammen gedrückt wird.
Wenn anschließend
der Kolben 211 teilweise oder vollständig aus der Druckkammer 8 zurückgezogen
wird, kann die Schlauchmembran 4 durch ihre eigene federelastische
Spannkraft der Kolbenrückzugbewegung
folgen und dabei einen Saughub ausführen. Wegen der Verwendung von
Hydraulikflüssigkeit
anstelle von Druckgas sind die Schlauchmembranpumpen von 13 nicht
mit der Bezugszahl 2, sondern mit der Bezugszahl 202 bezeichnet.
Genau wie die Ausführungsform
der 1 bis 4 sind auch bei den Schlauchmembranpumpen 202 der 13 die
Förderkammer 6 an ihrem
Pulvereinlass 10 mit einem Pulvereinlassventil 12 und
an ihrem Auslass 14 mit einem Pulverauslassventil 16 versehen,
vorzugsweise mit einem keilförmigen
oder entenschnabelartigen Einwegventil nach den 6 bis 10.
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Die
Kolben 211 der beiden Schlauchmembranpumpen 202 ragen
vorzugsweise in entgegengesetzten Richtungen quer zu den Schlauchmembranen 4 von
einem Stellkolben 213 weg, an welchem sie befestigt sind
oder mit welchem sie zusammen vorzugsweise aus einem einstückigen Teil
bestehen. Der Stellkolben ist in einem Stellzylinder 215 durch ein
weiteres Druckmedium, vorzugsweise Druckluft, mit einer gewünschten
Frequenz, mit welcher die Schlauchmembranen 4 Druck- und
Saughübe
ausführen
sollen, vor- und zurückbewegbar.
Steuerdruckluft wird hierfür
von einem Steuerventil 222 von der Druckluftquelle 26 alternativ
auf der einen Seite des Stellkolbens 113 in den Stellzylinder 215 eingeleitet,
während
die auf der anderen Seite des Stellkolbens 213 gelegene
Seite des Stellzylinders 215 entlüftet wird, und umgekehrt. Das
Steuerventil 222 ist Bestandteil der Steuereinrichtung 218,
welche entsprechend der beschriebenen Steuereinrichtung 18 funktioniert
und einen elektronischen Steuerteil 20 aufweist zur Steuerung
des Steuerventils 222.
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Den
bereits beschriebenen 1 bis 12 entsprechende
Teile der 13 sind mit gleichen Bezugszahlen
versehen, ohne dass sie hier erneut im Detail beschrieben werden.
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Bei
allen beschriebenen Ausführungsformen befindet
sich der Pulvereinlass 10 und das Pulvereinlassventil 12 am
einen Ende der Schlauchmembran 4, und der Pulverauslass 14 und
sein Pulverauslassventil 16 befinden sich am anderen Ende
der Schlauchmembran 4.
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14 zeigt
eine Ausführungsform
einer Schlauchmembranpumpe 302 nach der Erfindung ähnlich der
Ausführungsform
nach den 1 bis 11, mit
der Ausnahme, dass der Einlass 10 und der Auslass 14 der
Förderkammer 6 nicht
wie in den 1 bis 11 an
den voneinander abgewandten Schlauchenden der Schlauchmembran 4 angeordnet sind,
sondern der Pulvereinlass 10 und das Pulvereinlassventil 12 sowie
der Pulverauslass 14 und das Pulverauslassventil 16 am
gleichen Ende der Förderkammer 6 und
damit am gleichen Ende der Schlauchmembran 4 angeordnet
sind. Bereits beschriebene Teile sind in 14 mit
den gleichen Bezugszahlen versehen wie in den anderen Figuren, und
werden deshalb nicht nochmals im Detail beschrieben. Die Förderkammer 6 ist
mit einem Drucklufteinlass 147 versehen, vorzugsweise an
ihrem von den Ventilen 12 und 16 entfernten Ende,
durch welchen der Förderkammer 6 während der
Förderhübe Druckluft
zuführbar
ist, welche dann durch das Pulverauslassventil 16 zusammen
mit Beschichtungspulver abgeführt
wird. Der Drucklufteinlass 147 ist durch eine Druckluftleitung 146,
die ein von der Steuereinrichtung 18 gesteuertes Ventil 149 und
ein Druckeinstellelement, z. B. eine Drossel 148 enthält, mit
der Druckluftquelle 26 verbunden.
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15 zeigt
die Fördervorrichtung
nach den 1 bis 4 beim Fördern von
Beschichtungspulver 38 aus einem Pulverbehälter 140,
welcher mit einem luftdurchlässigen
Zwischenboden 141 versehen ist, durch welchen Druckluft
zur Fluidisierung des Beschichtungspulvers 38 in den Pulverbehälter 140 strömen kann.
Die Fluidisier-Druckluft ist von der Druckluftquelle 26 über eine
Fluidisier-Druckluftleitung 143,
welche ein Druckeinstellelement 145 enthalten kann, einem
Fluidisierlufteinlass 145 zuführbar und von dort einer Bodenkammer 147,
welche oben von dem luftdurchlässigen
Zwischenboden 141 begrenzt ist.
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Mit
allen Ausführungsformen
der Erfindung kann Beschichtungspulver mit nur geringem Luftanteil
entweder von einem Behälter
in einen anderen Behälter
oder von einem Behälter
zu einer oder mehreren Sprühvorrichtungen
(Applikator) gefördert
werden.