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Die
Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zur Förderung eines fließfähigen Materials
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Dosiereinrichtungen
werden insbesondere, jedoch keineswegs ausschließlich, zur Förderung
von Lacken, Lasuren oder Beizen verwendet, um diese beispielsweise
mit einer Spritzpistole als Beschichtung auf einem Untergrund aufzubringen.
Zur Speicherung des fließfähigen Materials
an der Dosiereinrichtung ist ein Vorratsbehälter vorgesehen.
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Bei
Betrieb der Dosiereinrichtung wird das fließfähige Material durch eine Doppelhubpumpe
aus dem Vorratsbehälter
herausgefördert
und unter Druck in eine Förderleitung
eingefördert.
Die Doppelhubpumpe weist dabei einen Pumpzylinder und einen im Pumpzylinder
antreibbaren Pumpenkolben auf, die derart zusammen wirken, dass
bei jedem Aufwärtshub
und bei jedem Abwärtshub
des Pumpenkolbens eine bestimmte Menge des fließfähigen Materials weitergefördert wird.
Zum Antrieb des Pumpenkolbens ist ein geeigneter Antriebsmotor vorgesehen.
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Eine
gattungsgemäße Dosiereinrichtung
ist beispielsweise in der
DE
297 06 074 U1 beschrieben. Die Doppelhubpumpe dieser Dosiereinrichtung
wird dabei durch eine Ansaugleitung mit dem Vorratsbehälter verbunden,
wobei der Vorratsbehälter
unterhalb der Doppelhubpumpe angeordnet ist. Diese Art der Anordnung
hat den Nachteil, dass die Doppelhubpumpe bei Wechsel des Vorratsbehälters, beispielsweise
um eine andere Lackfarbe einsetzen zu können, aufwendig entlüftet werden
muss. Schnelle und flexible Wechsel des jeweils verwendeten fließfähigen Materials
sind somit nicht praktikabel.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden
Erfindung eine neue Dosiereinrichtung vorzuschlagen, mit der das jeweils
eingesetzte fließfähige Material
rasch gewechselt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Dosiereinrichtung nach der Lehre des Anspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Dosiereinrichtung beruht
auf dem Grundgedanken, dass der Vorratsbehälter über der Doppelhubpumpe angeordnet
ist. Dadurch wird das Entlüften
des Übergangs
zwischen Vorratsbehälter
und Doppelhubpumpe beziehungsweise das Entlüften der Doppelhubpumpe erheblich erleichtert,
da die Entlüftung
durch die auf das fließfähige Material
wirkende Schwerkraft zumindest unterstützt wird.
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Der
Vorratsbehälter
sollte deshalb bevorzugt derart angeordnet sein, dass das fließfähige Material beim
Entlüften
der Doppelhubpumpe unter Schwerkrafteinfluss aus dem Vorratsbehälter in
den darunter angeordneten Pumpzylinder einströmen kann.
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Für den Förderbetrieb
der Dosiereinrichtung ist es vielfach erforderlich, dass der Übergang
zwischen dem Vorratsbehälter
und dem Pumpzylinder verschlossen werden kann. Dadurch wird verhindert, dass
der Pumpkolben das fließfähige Material
aus dem Pumpzylinder zurück
in den Vorratsbehälter drückt. Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
ist es deshalb vorgesehen, dass im Übergang zwischen dem Vorratsbehälter und
dem darunter angeordneten Pumpzylinder ein Rückschlagventil angeordnet ist.
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Um
auch bei Einsatz eines Rückschlagventils
im Übergang
zwischen Vorratsbehälter
und Rückschlagventil
ein möglichst
einfaches Entlüften
der Dosiereinrichtung zu ermöglichen,
kann eine vorzugsweise manuell betätigbare Entlüftungseinrichtung
vorgesehen sein, mit dem das im Ruhezustand der Doppelhubpumpe selbsttätig schließende Rückschlagventil
geöffnet
werden kann. Dies bedeutet, dass das Rückschlagventil im Ruhezustand
der Doppelhubpumpe, dass heißt
bei abgeschaltetem Antriebsmotor, den Übergang zwischen Vorratsbehälter und
Pumpzylinder selbsttätig
verschließt.
Um in diesem Zustand beim Entlüften
das Überströmen des fließfähigen Materials
aus dem Vorratsbehälter
in den darunter liegenden Pumpzylinder zu ermöglichen wird die Entlüftungseinrichtung
betätigt
und dadurch das Rückschlagventil
entgegen seiner federgespannten Schließrichtung geöffnet.
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Die
konkrete Anordnung der drei Hauptmodule der Dosiereinrichtung, nämlich der
Dosierpumpe, des Vorratsbehälters
und des Antriebsmotors, ist grundsätzlich beliebig. Eine besonders
praktikable und kompakte Bauweise ergibt sich, wenn die Mittelachse
der Dosierpumpe und/oder die Mittelachse des Vorratsbehälters und/oder
die Mittelachse des Antriebsmotors koaxial zueinander verlaufen
und in dieser Weise eine Hauptachse der Dosiereinrichtung bilden.
Diese Hauptachse der Dosiereinrichtung sollte dabei bevorzugt vertikal
verlaufen, damit beim Entlüften
ein möglichst
großer
Anteil der Schwerkräfte den
Entlüftungsvorgang
unterstützen.
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Die
von der Mittelachse der Dosierpumpe und der Mittelachse des Vorratsbehälters gebildete Hauptachse
der Dosiereinrichtung sollte bevorzugt durch den Mittelpunkt des
Rückschlagventils
verlaufen, so dass unnötige
Umlenkungen des Materialstroms zwischen Vorratsbehälter und
Doppelhubpumpe, durch die das Entlüften behindert werden könnte, vermieden
werden.
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Beim
Wechsel des mit der Dosierpumpe zu fördernden fließfähigen Materials
muss jeweils der letzte Rest des vorhergehenden Materials vollständig aus
allen Leitungen, insbesondere aus dem Übergang zwischen Vorratsbehälter und
Doppelhubpumpe entfernt werden. Um diese Materialverluste möglichst
klein zu halten und zugleich einen möglichst schnellen Materialwechsel
zu ermöglichen,
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Vorratsbehälter unmittelbar
auf das obere Ende der Doppelhubpumpe aufgesetzt ist. Im Ergebnis
werden damit also im Prinzip alle Ansaugleitungen zwischen Vorratsbehälter und Doppelhubpumpe
weitgehend vermieden, so dass das Entleeren der Ansaugleitungen
beim Materialwechsel weitgehend entfällt.
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In
welcher Weise der Materialwechsel durchgeführt wird, ist grundsätzlich beliebig.
Beispielsweise kann der Vorratsbehälter dazu zunächst vollständig entleert
werden und anschließend
das neue Material eingefüllt
werden. Um einen Materialwechsel auch ohne vollständige Entleerung
des Vorratsbehälters
durchführen
zu können,
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Vorratsbehälter lösbar an
der Dosiereinrichtung befestigt ist. Beim Materialwechsel hat der
Benutzer dann die Möglichkeit,
einen ersten Vorratsbehälter
von der Dosiereinrichtung abzunehmen und durch einen anderen Vorratsbehälter, in
dem ein zweites fließfähiges Material
bevorratet ist, zu ersetzen. Nach Wechsel des Vorratsbehälters wird
dann jeweils kurz eine Entlüftung
der Dosierpumpe vorgenommen und die Arbeiten können rasch fortgesetzt werden.
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Um
ein Auslaufen des fließfähigen Materials beim
Wechsel des Vorratsbehälters
zu verhindern, kann im Vorratsbehälter bevorzugt ein Verschlussventil
vorgesehen werden. Dieses Verschlussventil versperrt die Öffnung des
Vorratsbehälters,
durch die das fließfähige Material
aus dem Vorratsbehälter ausgefördert wird,
so dass ein Auslaufen des Vorratsbehälters beim Vorratsbehälterwechsel
ausgeschlossen ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass das Verschlussventil sich
selbsttätig
beim Lösen
des Vorratsbehälters
von der Dosiereinrichtung schließt, so dass das Verschließen des
Verschlussventils nicht vergessen werden kann.
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Aus
Gründen
des Unfallschutzes sollten die Doppelhubpumpe und der Antriebsmotor
mit ihren beweglichen Teilen bevorzugt von einem Gehäuse umschlossen
werden, so dass Verletzungen ausgeschlossen sind. Vom Vorratsbehälter gehen
dagegen keine unmittelbaren Unfallgefahren aus, so dass dieser bevorzugt
außerhalb
des Gehäuses
angeordnet werden kann, um einen möglichst schnellen Wechsel des
Vorratsbehälters
beziehungsweise eine möglichst
einfache Befüllung
des Vorratsbehälters
zu ermöglichen.
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Beim
Betrieb der Doppelhubpumpe ist es zwingend erforderlich, dass der
Pumpkolben, soweit er sich in den Pumpzylinder hinein erstreckt,
vom fließfähigen Material
umspült
wird. Das fließfähige Material
wird durch entsprechende Einrichtungen, beispielsweise Dichtringe,
vom Pumpkolben abgestriffen, soweit der Pumpkolben aus dem Pumpzylinder
herausgezogen ist. Bei bestimmten Materialien kann es jedoch vorkommen,
dass an der Umfangsfläche
des Pumpkolbens auch nach dem Herausziehen aus dem Pumpzylinder
Anhaftungen verbleiben, die dort antrocknen. Durch diese angetrockneten
Anhaftungen auf dem Pumpkolben können
dann Störungen
verursacht werden, da aufgrund des dadurch vergrößerten Außendurchmessers des Pumpkolbens,
dieser nur noch erschwert in den Pumpzylinder eingeschoben werden
kann. Zur Vermeidung dieses Problems ist es bei der erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung
vorgesehen, dass an der Doppelhubpumpe eine Spüleinrichtung vorgesehen ist.
Mit dieser Spüleinrichtung
kann der Teil des Pumpkolbens, der außerhalb des Pumpzylinders angeordnet
ist, mit einem Spülmittel
umspült
werden. Durch das Spülmittel
können
am Umfang des Pumpkolbens verbliebene Anhaftungen des zu fördernden
Materials abgelöst
und ein Antrocknen vermieden werden.
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Welche
Art von Antriebsmotor zum Antrieb der Doppelhubpumpe eingesetzt
wird, ist grundsätzlich
beliebig. Denkbar sind elektrische, pneumatische oder hydraulisch
wirkende Antriebsmotoren. In einer bevorzugten Ausführungsform
dient als Antriebsmotor ein Luftmotor, der mit Druckluft angetrieben
wird.
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Um
die Dosiereinrichtung beispielsweise in gewerblichen Werkstätten einfach
zwischen verschiedenen Arbeitsplätzen
transportieren zu können, kann
sie bevorzugt auf einem Handwagen, der beispielsweise in der Art
eines Zackwagens ausgebildet ist, montiert werden.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und
nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
eine auf einem Handwagen montierte Dosiereinrichtung im Querschnitt;
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2:
die Doppelhubpumpe der Dosiereinrichtung gemäß 1 in vergrößertem Querschnitt.
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1 zeigt
eine Dosiereinrichtung 01 mit einer Doppelhubpumpe 02 (vergrößert dargestellt
in 2), einen unterhalb der Doppelhubpumpe 02 zu deren
Antrieb vorgesehenen Luftmotor 03 und einen unmittelbar
auf das obere Ende der Doppelhubpumpe 02 aufgesetzten Vorratsbehälter 04.
Im Vorratsbehälter 04 kann
ein mit der Dosiereinrichtung 01 zu förderndes fließfähiges Material,
beispielsweise Lack, Lasur oder Beize, bevorratet werden. Die Dosiereinrichtung 01 ist
auf einem Handwagen 05 montiert, der auf zwei Rädern 06 verfahren
werden kann. Die Doppelhubpumpe 02 und der Luftmotor 03 werden
von einem Schutzgehäuse 07 umschlossen,
um Verletzungen durch bewegliche Teile auszuschließen.
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Die
Funktion der Doppelhubpumpe 02 zur Förderung des fließfähigen Materials
wird nachfolgend anhand des Querschnittes in 2 erläutert. In der
Doppelhubpumpe 02 ist ein Pumpenzylinder 08 vorgesehen,
der aus zwei Kammern 09 und 10 besteht. Die beiden
Kammern 09 und 10 des Pumpenzylinders 08 werden
von einem Stempel 11, der am oberen Ende eines Pumpenkolbens 12 montiert
ist voneinander getrennt. Nach oben hin wird der Pumpenzylinder 08 durch
ein Rückschlagventil 13 mit
einer federgelagerten Ventilkugel 14 begrenzt. Nach unten
hin wird der Pumpenzylinder 08 durch eine Ringdichtung 15 begrenzt.
Die geometrischen Abmessungen der beiden Kammern 09 und 10 des Pumpenzylinders 08 verändern sich
je nach Stellung des Stempels 11, der durch Antrieb des
Pumpenkolbens 12 auf und ab bewegt wird. Beim Betrieb der Doppelhubpumpe 02 sind
beide Kammern 09 und 10 mit dem zu fördernden
Material gefüllt.
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2 zeigt
den Pumpenkolben 12 der Doppelhubpumpe 02 am unteren
Umkehrpunkt, in dem die Antriebsbewegung von einer nach unten gerichteten
Abwärtsbewegung
in eine nach oben gerichtete Aufwärtsbewegung übergeht.
Bei der nach unten gerichteten Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 12 legt
sich eine Topfmanschette 16 an die Unterseite des Stempels 11 an
und dichtet auf diese Weise die beiden Kammern 09 und 10 des
Pumpzylinders 08 gegeneinander ab. Aufgrund der Abwärtsbewegung des
Stempels 11 wird dann das in der zweiten Kammer 10 des
Pumpzylinders 08 enthaltene Material in eine Förderleitung 27 unter
Druck ausgefördert.
Zugleich öffnet
sich bei der Abwärtsbewegung
des Pumpenkolbens 12 aufgrund des in der ersten Kammer 09 entstehenden
Unterdrucks das Rückschlagventil 13,
so dass durch einen Übergang 17 das
im Vorratsbehälter 04 bevorratete
Material in die Doppelhubpumpe 02 nachströmen kann.
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Sobald
der Pumpenkolben 12 nach oben bewegt wird, legt sich die
Topfmanschette 16 mit ihrer Unterseite an einen Bund 18 des
Pumpenkolbens 12 an, so dass das in der ersten Kammer 09 enthaltene Material an
dem Stempel 11 vorbei und durch Ausnehmungen 19 in
der Topfmanschette 16 in die zweite Kammer 10 des
Pumpzylinders 08 überströmen kann.
Der Stempel 11 weist dazu einen geringfügig kleineren Durchmesser als
der Pumpzylinder 08 auf. Zugleich schließt sich
das Rückschlagventil 13 aufgrund
des in der ersten Kammer 09 entstehenden Überdrucks.
Da der Pumpenkolben 12 durch die zweite Kammer 10 hindurch
verläuft
und dadurch das für
das zu fördernde
Material zur Verfügung
stehenden Volumen entsprechend kleiner als in der ersten Kammer 09 ist,
wird ein entsprechender Volumenanteil bei der Aufwärtsbewegung
des Pumpenkolbens 12 in die erste Kammer 09 hinein
aus der zweiten Kammer 10 durch die Förderleitung 27 ausgefördert.
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Aufgrund
der Anordnung des Vorratsbehälters 04 senkrecht über der
Doppelhubpumpe 02 kann die Doppelhubpumpe 02 in
einfacher Weise entlüftet werden.
Um das Entlüften
zu erleichtern, ist eine manuell betätigbare Entlüftungseinrichtung 20 vorgesehen,
die in 1 nicht dargestellt ist. Durch Drücken des
Stößels 21 kann
die Ventilkugel 14 entgegen der von einer Schraubenfeder 22 aufgebrachten
Federkraft nach unten gedrückt
und dadurch das Rückschlagventil 13 auch
im Ruhezustand der Doppelhubpumpe 02 geöffnet werden. Sobald das Rückschlagventil 13 durch
Betätigung
des Stößels 21 geöffnet ist,
kann die im Pumpzylinder 08 enthaltene Luft nach oben austreten
und umgekehrt das im Vorratsbehälter 04 enthaltene
Material in den Pumpzylinder 08 einströmen. Die Mittelachse 23 des
Vorratsbehälters 04 verläuft dabei
senkrecht und koaxial zur Mittelachse 24 der Doppelhubpumpe 02,
wobei beide Mittelachsen 23 und 24 den Mittelpunkt
der Ventilkugel 14 schneiden.
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Weiter
ist an der Doppelhubpumpe 02 eine Spüleinrichtung 25 vorgesehen,
von der in 1 jedoch nur der zugehörige Anschlussflansch
dargestellt ist. Durch die Spüleinrichtung 25 kann
ein Spülmittel
in einen Ringspalt 26 eingefördert werden, indem der Teil
des Pumpkolbens 12 verläuft,
der sich unterhalb des Dichtrings 15 und damit außerhalb
des Pumpzylinders 08 befindet. Das im Ringspalt 26 vorhandene
Spülmittel
verhindert das Antrocknen von Anhaftungen am Pumpenkolben 12.
Das untere Ende des Ringspaltes 16 wird durch eine Dichtung
im Übergang
zwischen der Doppelhubpumpe 02 und dem darunter liegenden
Luftmotor 03 abgedichtet.
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In
der Förderleitung 17 ist
ein Filterelement 28, insbesondere ein Hochdruckfilter,
eingeschaltet, um den Eintrag von störenden Partikeln und Verschmutzungen
aus der Dosiereinrichtung 01 in nachgeordnete Funktionselemente,
beispielsweise eine Spritzpistole, zu vermeiden.