DE202006014550U1

DE202006014550U1 - Vorrichtung zum Wechseln der Farben für Pulverbeschichtungssysteme mit Fernbetätigung

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Publication number: DE202006014550U1
Application number: DE202006014550U
Authority: DE
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: US20060219807A1

Abstract

Vorrichtung zum Wechseln der Farben eines Pulverbeschichtungsmaterials, das auf einen Gegenstand gesprüht werden soll,
mit einer Sprühpistole,
mit einem Farbwechselverteiler,
mit einem Schlauch, der die Sprühpistole mit dem Farbwechselverteiler verbindet,
mit einem ersten Trichter für ein Pulverbeschichtungsmaterial erster Farbe und einer ersten Pumpe, die beim Einschalten Pulverbeschichtungsmaterial aus dem ersten Trichter durch den Verteiler, den Schlauch und die Sprühpistole fördert,
mit einem zweiten Trichter für ein Pulverbeschichtungsmaterial zweiter Farbe und einer zweiten Pumpe, die beim Einschalten Pulverbeschichtungsmaterial aus dem zweiten Trichter durch den Verteiler, den Schlauch und die Sprühpistole fördert,
mit einer Druckluftquelle, die mit dem Verteiler, dem Schlauch und der Pistole verbunden ist und, wenn sie eingeschaltet wird, Pulverbeschichtungsmaterial aus dem Verteiler, dem Schlauch und der Pistole ausgibt,
mit einer Steuereinrichtung, die bewirkt, dass wahlweise die erste Pumpe, die zweite Pumpe und die Druckluftquelle eingeschaltet wird, und
mit einer Fernbetätigungsfunktion, die...

Description

Verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung ist eine teilweise Fortsetzung (CIP) der schwebenden Patentanmeldung der Vereinigten Staaten, Seriennummer 11/144.878, angemeldet am 3. Juni 2005, unter dem Titel „Color Change For Powder Coating Material Application System". Diese Patentanmeldung bezieht sich auf die vorläufige Patentanmeldung der Vereinigten Staaten, Seriennummer 60/577.223, angemeldet am 3. Juni 2004, unter dem Titel „Automated Powder Color Change System". Der gesamte Inhalt dieser Patentanmeldungen ist hierin durch Bezug enthalten. Diese Anmeldung beansprucht außerdem den Zeitrang der vorläufigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten, Seriennummer 60/718.492, angemeldet am 19. September 2005, mit dem Titel „Color Changer For Powder Coating System With Foot Switch", deren gesamter Inhalt hierin durch Bezug enthalten ist.
Technisches Gebiet der Erfindungen
Die Erfindungen beziehen sich allgemein auf Systeme zum Aufbringen von Material wie beispielsweise Systeme zum Aufbringen von Pulverbeschichtungsmateri al, insbesondere auf Geräte und Verfahren für verbesserte Materialwechselvorgänge wie beispielsweise einen schnellen Farbenwechsel.
Hintergrund der Erfindung
Ein typisches System zum Aufbringen von Pulverbeschichtungsmaterial enthält eine oder mehrere Quellen oder Zuführmöglichkeiten für Pulverbeschichtungsmaterial, eine Pumpenanordnung und ein Sprühgerät zum Aufbringen, beispielsweise eine Sprühpistole. Im allgemeinen werden die Pulverbeschichtungsmaterialien in einer Sprühkabine aufgetragen, in der nicht aufgetragenes Pulver zurückgehalten wird und die ebenfalls mit einem Rückgewinnungssystem zum Sammeln nicht aufgetragenen Pulvers ausgestattet ist, um dieses Pulver entweder wieder zu verwenden oder zu entsorgen. Sprühpistolen sind üblicherweise manuell zu handhabende Pistolen, die während des Sprühbetriebes von Hand gehalten werden, oder es handelt sich um automatische Pistolen, die auf einer Trägerstruktur befestigt sind und durch ein elektronisches Steuersystem in Betrieb gesetzt und gesteuert werden. Die Sprühpistolen können auf elektrostatischer Basis funktionieren, etwa durch Korona- oder Triboaufladung, oder auf nicht-elektrostatischer Basis. Im allgemeinen wird ein Zuleitungsschlauch verwendet, um eine Pulverquelle wie einen Vorratsbehälter mit einem Pumpeneinlass zu verbinden, und ein Zuführschlauch wird im allgemeinen verwendet, um einen Pumpenauslass mit einem Sprühpistoleneinlass oder mit mehreren Sprühpistoleneinlässen zu verbinden. Bei diesen Schläuchen handelt es sich üblicherweise um flexible Kunststoffschläuche.
Viele Auftragssysteme für Pulverbeschichtungsmaterial sind so ausgelegt, dass sie eine breite Auswahl an Pulverbeschichtungsmaterialien auf eine noch größere Anzahl von Objekten auftragen können. Zu den unterschiedlichen Pulverbeschichtungsmaterialien gehören im allgemeinen unterschiedliche Farben, es kann sich jedoch auch um unterschiedliche Materialarten handeln wie beispielsweise Polymere, beispielsweise Epoxide, Polyester und Hybride von Epoxiden und Polyestermaterialien oder metallische Materialien wie beispielsweise Polyester mit Aluminiumblättchen. Für einen Wechsel von einem Beschichtungsmaterial zu einem anderen oder von einer Farbe zu einer anderen muss das Auftragungssystem gründlich von dem voraufgegangenen Material gereinigt werden, bevor das nächste Material gesprüht werden kann, um den neuen Sprühauftrag nicht zu verunreinigen. Dabei handelt es sich nicht nur um das Reinigen der Außenflächen beispielsweise der Sprühkabine und der Pistolen, sondern auch um das Reinigen aller Pulverzuführwege vom Pulvervorrat bis zur Pumpe und die Durchlässe der Sprühpistolen, die im voraufgegangenen Sprühvorgang verwendet wurden. Diese Farb- oder Materialwechselvorgänge sind zeit- und arbeitsintensiv und stellen darum einen bedeutenden Kostenfaktor dar.
Zusammenfassung der Erfindungen
Ein erster erfindungsgemäßer Aspekt beschäftigt sich mit einem System zum Auftragen von Pulverbeschichtungsmaterial, das eine Materialwechselfunktion für einen Farbwechselvorgang enthält. Die Wechselfunktion ermöglicht einen Materialfluss in eine Richtung und einen Reinigungsspülfluss in eine entgegengesetzte Richtung. In einer Ausführungsform ist ein Materialwechsler vorgesehen, der eine gemeinsame Zuführpassage aufweist, die mit einer Mehrzahl von Materialvorräten verbunden ist, wobei jedem Vorrat eine Einlasspassage zugeordnet ist, die sich der gemeinsamen Passage an einer Zugangsöffnung öffnet, die durch ein Ventilglied abgedichtet ist. Das Ventilglied dichtet die Zugangsöffnung mit einer Dichtung nahe der Innenöffnungslinie ab. In einer besonderen Ausführungsform ist die Zugangsöffnung in der Wand ausgebildet, die die gemeinsame Zuführpassage definiert. In einer weiteren Ausführungsform kann das Ventilglied durch Druckluft aufgeblasen werden und ein Teil des Ventilgliedes ragt geringfügig in die gemeinsame Zuführpassage, wodurch tatsächlich ein „Null-Hohlraum" oder eine annähernde Innenöffnungsdichtung geschaffen wird. Die gemeinsame Zuführpassage kann bei geschlossenen Einlassventilen durch Rückwärtsspülung an einen Auslass gereinigt werden, der mit einem Abfallbehälter oder einer anderen Pulversammelstelle wie der Sprühkabine verbunden sein kann. Es ist auch möglich, die Reinigungsfunktion durch einen Spülvorgang in Vorwärtsrichtung durchzuführen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt enthält ein System zum Auftragen von Material eine Materialwechselfunktion, wie sie oben beschrieben wurde, eine Pumpe und eine Auftragsvorrichtung. In einem Zuführmodus des Betriebes erzeugt die Pumpe für die Wechselfunktion einen Unter druck, um Pulver vom Materialwechsler anzusaugen, und positiven Druck, um Pulver an die Auftragsvorrichtung zu drücken. Bei einem Reinigungsmodus des Betriebes erzeugt die Pumpe für die Wechselfunktion einen positiven Druck zurück zum Wechsler und wahlweise einen positiven Druck zur Auftragsvorrichtung. In einer Ausführungsform erzeugt die Pumpe sowohl einen weichen Reinigungsspülvorgang als auch einen harten Reinigungsspülvorgang, und der Materialwechsler kann in einen Abfall-Auslass entleert werden sowie auch durch den während des Beschichtungsbetriebes zuletzt benutzten Einlass.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt weist ein Beschichtungspulver-Materialvorrat eine Wechselfunktion und eine Pumpfunktion auf, wobei die Pumpfunktion während eines Zuführmodus des Betriebes Material aus einem ausgewählten Vorrat saugt und während eines Reinigungsmodus des Betriebes Druckluft in einem Rückwärtsstrom an die Wechslerfunktion liefert.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt betrifft einen Materialwechsler wie er beispielsweise für einen Farbwechsel in einem Materialauftragsystem verwendet werden kann. In einer Ausführungsform enthält der Materialwechsler Steuerventile, die mit einer gemeinsamen Zuführpassage nahe der Innenöffnungslinie Dichtungen bilden, und wahlweise das Merkmal eines in Rückwärtsrichtung strömenden Reinigungsspülstroms. Das Merkmal des rückwärts gerichteten Reinigungsspülstroms kann als rückwärts gerichteter Spülstrom durch die gemeinsame Zuführpassage zu einem Auslass verwirklicht sein und wahlweise durch den vorher benutzten Einlass führen. Es kann auch wahlweise ein Spülmerkmal in Vorwärtsrichtung vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform ist der Materialwechsler oder zumindest der Materialflusspfad innerhalb des Materialwechslers aus einem niedrig schmelzenden, schlagzähen Material (low impact fusion material) wie beispielsweise PTFE (TEFLON^TM) oder hochdichtem Polyethylen hergestellt. In einer weiteren Ausführungsform enthält jedes Steuerventil ein Ventilglied wie eine Blase aus elastischem Material, beispielsweise aus Naturgummi, das sich unter Drucklufteinfluss aufweitet, um eine Zugangsöffnung abzudichten, die einen Einlass mit einer gemeinsamen Zuführpassage verbindet. Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt beschäftigt sich mit der Verwendung einer Wechselfunktion entsprechend der Erfindung in Kombination mit einem System zum Auftragen von Material, das eine Pumpe, eine Auftragsvorrichtung wie beispielsweise eine Sprühpistole enthält und weiterhin eine Sprühkabine enthalten kann. In einer Ausführungsform kann die Pumpe eine Dichtphasenpumpe sein.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt beschäftigt sich mit den unterschiedlichen Verfahren, die bei der Anwendung solcher Funktionen wie des oben beschriebenen Materialwechslers und Pulverbeschichtungssystems zur Ausführung kommen, sowie mit einem Verfahren einer weiteren Ausführungsform, bei dem der Materialwechsler im rückwärts gerichteten Spülgang gereinigt wird. Bei einem weiteren Verfahren wird die Steuerung des Pulverflusses durch einen Materialwechsler durch die Anwendung positiven Drucks auf eine Ventilfunktion durchgeführt, mit dem ein Ventilelement zum Expandieren und Verschließen einer Zugangsöffnung veranlasst wird.
Noch ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt der Offenbarung ist das Schaffen eines Fernbetätigungsmerkmals zum Einleiten eines Material- oder Farbwechselvorgangs. In einer Ausführungsform wird das Fernbetätigungsmerkmal in Form eines pneumatischen Fußschalters verwirklicht, während das Merkmal in einer weiteren Ausführungsform in Form eines Schalters verwirklicht werden kann, der beispielsweise an einer Spritzpistole angeordnet ist.
Diese und andere erfindungsgemäße Aspekte und zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ein Fachmann dieser Technik aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen erkennen, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm eines Materialversorgungssystems für ein System zum Pulverbeschichtungsauftrag, das einen Materialwechsler und eine Pumpe verwendet,
1A ist eine Draufsicht auf eine alternative Konfiguration eines Material- oder Farbwechslers,
2 ist eine detaillierte schematische Darstellung eines Materialauftragssystems mit zwei Pistolen zur Pulverbeschichtung,
2A ist eine alternative Ausführungsform der Anordnung nach 2 mit einer Fernbetätigungsfunktion,
3 ist ein Materialwechsler in isometrischer Darstellung,
4 ist der Materialwechsler der 3 in auseinander gezogener perspektivischer Darstellung,
5 ist ein Querschnitt des Materialwechslers nach 3 entlang der Linie 5-5 der 3 mit Einlassventilen in geöffneter Stellung,
6 ist eine vergrößerte Ansicht des in 5 eingekreisten Bereiches, jedoch mit einem Einlassventil in geschlossener Stellung,
7 ist eine zweite Ausführungsform eines Einlassventils für den Wechsler nach 3,
8 ist eine dritte Ausführungsform eines Einlassventils für den Wechsler nach 3 und
9 ist eine alternative Ausführungsform einer Fernbetätigungsfunktion nach 2A.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Ausführungsbeispiele werden hier unter besonderer Berücksichtigung eines Systems zum Auftragen von Material beschrieben, wie es beispielsweise zum Auftragen von Pulverbeschichtungsmaterialien wie Farbe, Lacke usw. verwendet werden kann. Obgleich die beschriebenen Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit einem System zum Auftragen von Pulverbeschichtungsmaterialien dargestellt werden, erkennen Fachleute solcher Technik ohne weiteres, dass die erfindungsgemäßen Aspekte und Konzepte außerdem in vielen unterschiedlichen Systemen zum Anbringen von trockenen Materialien eingesetzt werden können, zu denen unter anderen gehören: Talk auf Reifen, absorbierende Materialien für Windeln, Lebensmittel wie Mehl, Zucker, Salz usw. Exsikatoren, Trennmittel und pharmazeutische Produkte. Mit diesen Beispielen soll die breite Anwendbarkeit der Erfindungen illustriert werden für das An- oder Aufbringen spezieller Materialien zu oder auf Objekte oder Oberflächen. Die spezifische Konstruktion und der Betrieb des ausgewählten Systems zur Materialaufbringung schafft keine Grenzen für die vorliegenden Erfindungen, wenn dies nicht hierin ausdrücklich festgelegt wird. Jede Verwendung des Ausdrucks „Pulverbeschichtung" oder „Pulver" in dieser Schrift ist also nicht als ein technischer und exklusiver Ausdruck zu werten, sondern soll stattdessen als Ausdruck verstanden werden, der jedes trockene Feststoffteilchenmaterial einschließt.
Außerdem wird bemerkt, dass, obgleich die Ausführungsbeispiele die Erfindungen als Teil eines Systems zum Auftragen darstellen, bei dem Pulverbeschichtungsmaterial an eine Anwendungsvorrichtung geführt wird, verschiedene erfindungsgemäße Aspekte ebenfalls dazu verwendet werden können, Material an einen weiteren Behälter wie einen Trichter zu befördern, der selbst ein ihm zugeordnetes Pulverfördersystem besitzt, mit dem er der Anwendungsvorrichtung Pulver zuführt.
Obgleich unterschiedliche erfindungsgemäße Aspekte, Konzepte und Merkmale der Erfindungen hier als in Kombination in den Ausführungsbeispielen enthalten beschrieben und dargestellt sein mögen, können diese unterschiedlichen Aspekte, Konzepte und Merkmale in alternativen Ausführungsformen entweder einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen und untergeordneten Kombinationen verwendet werden. Wenn dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist, sollen alle solche Kombinationen und untergeordneten Kombinationen als innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindungen liegend gelten. Weiterhin haben, auch wenn unterschiedliche alternative Ausführungsformen hinsichtlich der unterschiedlichen Aspekte, Konzepte und Merkmale der Erfindungen – wie alternative Materialien, Strukturen, Konfigurationen, Verfahren, Schaltungen, Vorrichtungen und Komponenten, Software, Hardware, Steuerlogik, Alternativen hinsichtlich Form, Passung und Funktion usw. – hierin beschrieben sein mögen, solche Beschreibungen nicht das Ziel, eine vollständige oder ausschließliche Liste vorhandener möglicher Ausführungsformen zu sein, ob sie nun zur Zeit bekannt sind oder später entwickelt werden. Fachleute auf diesem Gebiet können ohne weiteres im Rahmen des Bereiches der vorliegenden Erfindungen einen oder mehrere der erfindungsgemäßen Aspekte, Konzepte oder Merkmale in zusätzliche Ausführungsformen und Verwendungen einfügen, selbst wenn solche Ausführungs formen hier nicht ausdrücklich offenbart sind. Außerdem haben, auch wenn einige Merkmale, Konzepte oder Aspekte der Erfindungen hier als bevorzugte Anordnung oder Verfahren beschrieben werden, solche Beschreibungen nicht das Ziel, ein solches Merkmal als erforderlich oder notwendig darzustellen, wenn dieses Ziel nicht ausdrücklich genannt wird. Weiter können repräsentative Werte und Bereiche als Beispiele hier enthalten sein, die jedoch nicht so auszulegen sind, als ob sie eine Begrenzung darstellten, und sie sind als kritische Werte oder Bereiche nur dann zu verstehen, wenn dies ausdrücklich gesagt wird. Obgleich unterschiedliche Aspekte, Merkmale und Konzepte hier ausdrücklich als erfindungsgemäß oder als Teil einer Erfindung benannt werden mögen, sind solche Benennungen nicht als exklusiv zu bewerten; stattdessen mögen erfindungsgemäße Aspekte, Konzepte und Merkmale, die hier vollständig beschrieben sind, ohne ausdrücklich selbst oder als Teil einer spezifischen Erfindung benannt zu werden, vorhanden sein und die Erfindungen stattdessen in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sein. Die Beschreibung beispielhafter Verfahren oder Prozesse muss nicht unbedingt in allen Fällen alle als erforderlich erachteten Schritte enthalten, das Auslassen der Beschreibung solcher Schritte stellt keine Beschränkung dar. Auch ist die Abfolge der Schritte, die dargestellt wird, nicht als erforderlich oder notwendig auszulegen, wenn dies nicht ausdrücklich gesagt wird.
In 1 ist ein Zuführsystem 10 für ein System zum Aufbringen von Material dargestellt und enthält eine Materialwechselfunktion 12 und eine Pumpfunktion 14. Die Materialwechselfunktion 12 kann zum Wechseln zwischen der Zufuhr eines Materials und der Zufuhr eines anderen Materials bis zu N unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Zum Beispiel kann der Materialwechsler zum Wechseln von Farben oder Materialarten verwendet werden. In 1 sind ebenso die jeweiligen Ströme für Material und Luft während eines Betriebs-Zuführmodus und während eines Betriebs-Reinigungsmodus schematisch dargestellt. Der Ausdruck Betriebs-Zuführmodus bedeutet, dass Material aus einem ausgewählten Vorrat von N Vorräten an die Pumpe und weiter an eine Verbraucherfunktion befördert wird, beispielsweise an eine Sprühpistole oder an einen weiteren Behälter wie einen Vorratstrichter. Der Ausdruck Betriebs-Reinigungsmodus bedeutet, dass als Teil eines Farbenwechsels oder eines anderen Materialwechsels der Materialflusspfad vom vorher verwendeten Material in einem Reinigungs- oder Wartungsvorgang gereinigt oder ausgespült werden muss, bevor ein anderes ausgewähltes Material verwendet werden kann.
Die Richtungspfeile in 1, die die Richtung der Ströme angeben, machen unmittelbar deutlich, dass Material in einer ersten Richtung fließt und die Reinigungsluft in einer zweiten Richtung strömt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Eine wahlweise vorzusehende zweite Reinigungsfunktion reinigt den Wechsler in derselben Richtung wie das Material fließt.
Die Pumpfunktion 14 kann beispielsweise durch die Verwendung einer Pumpe 16 verwirklicht sein, die einen Pulvereinlass 18 und einen Pulverauslass 20 hat. Der Pulverauslass 20 kann mit einem Zuführschlauch, beispielsweise einem Sprühpistolenschlauch 22, mit einem anderen Anwender oder Verbraucher 24, beispielsweise einer Sprühpistole, Vorratstrichter usw., verbunden sein. Bei der Pumpe 16 kann es sich beispielsweise um eine Dichtphasenpumpe oder eine andere geeignete Pumpenkonstruktion handeln. Beispiele für Pumpen, die für die Verwendung in der hier beschriebenen Erfindung geeignet sind, werden in den nachfolgend genannten Veröffentlichungen und Anmeldungen beschrieben. Diese Beschreibungen sind jedoch nicht als Einschränkung zu deuten: U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/501.693, angemeldet am 16. Juli 2004, mit dem Titel „Process And Equipment For The Conveyance Of Powdered Material", veröffentlicht mit der Veröffentlichungsnummer US 2005/0095071 A1 am 5. Mai 2005; schwebende U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/711.429, angemeldet am 17. September 2005, mit dem Titel „Dense Phase Pump For Dry Particulate Material". Die gesamte Offenbarung der beiden Schriften ist hierin durch Bezug vollständig enthalten. Die besonderen Einzelheiten der Pumpenkonstruktion sind allgemein bekannt und für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, sie brauchen darum hier nicht wiederholt zu werden. Der Pumpe 16 zugeordnet ist üblicherweise eine Pumpensteuerfunktion 26, die die wechselnde Zufuhr von Luft mit Überdruck und Unterdruck 28, 30 an die Pumpendruckkammer 32 steuert, um bei Unterdruck Pulver in die Pumpenkammer 32a durch den Einlass 18 zu saugen und mit Überdruck Pulver aus der Pumpenkammer an den Pumpenauslass 20 zu drücken. Zum Beispiel kann ein poröses zylindrisches Rohr 32b als Pumpenkammer 32a verwendet werden, so dass dieser Pumpenkammer 32a abwechselnd Über- und Unterdruck aus der Druckkammer 32 zugeführt werden kann. Bei einem bevorzugten, jedoch nicht erforderlichen Aspekt der Erfindung enthält die Pumpe 16 eine Reinigungsfunktion 34, die Druckluft durch die Pumpenkammer entweder als weniger intensiven Strom führt, was in dieser Beschreibung als sanfte Reinigung bezeichnet wird, oder mit einem höheren Druck, was in dieser Beschreibung als harte oder Systemreinigung bezeichnet wird. Die Reinigungsfunktion 34 kann Transportluft aus der Pumpensteuerung 26 beispielsweise ebenfalls dazu verwenden, eine sanfte Reinigung durch die porösen Druckkammerwände durchzuführen. Als Transportluft wird die Luft bezeichnet, die verwendet wird, um Pulver aus der Pumpenkammer unter Überdruck durch die porösen Druckkammerwände zu pumpen. Unabhängig von der ausgewählten Pumpenkonstruktion, liefert die Pumpe 16 jedoch vorzugsweise Reinigungsluft auf geeignete Weise, wobei entweder die Pumpensteuerung 26 oder eine andere Steuerfunktion eingesetzt wird, oder alternativ liefert eine weitere Quelle 36 (gestrichelt gezeichnet) Reinigungsluft in das System, wobei die Reinigungsluft in Richtung der Wechselfunktion 12 und wahlweise in Richtung des Anwendungsortes 24 strömen kann. In dem Ausführungsbeispiel strömt Reinigungsluft von der Reinigungsfunktion 34, beispielsweise gesteuert durch ein Luftventil, durch die Pumpenkammer 32a an den Einlass 18 und den Auslass 20. Ebenso kann Reinigungsluft durch das poröse Rohr 32b in die Pumpenkammer 32a fließen, um beim Reinigen des porösen Rohrs mitzuwirken.
Die Pumpsteuerfunktion 26 kann beispielsweise auf jede mögliche Weise verwirklicht sein, dazu gehört die Verwendung von Ventilen, die Luft für eine alternierende Zufuhr von Über- und Unterdruck an die Pumpenkammer 32 verwenden, sowie Ventile, die Luft für die Steuerung der Anwendung von positivem Luftdruck für die Reinigungsfunktion einsetzen. Alternativ kann die Reinigungsfunktion ihre eigene Steuerfunktion verwenden. Die Steuerfunktion 26 kann weiterhin die Verwendung zusätzlicher Ventile einschließen, wie beispielsweise pneumatische Klemmventile (nicht gezeigt), um den Pulver- und Reinigungsluftstrom zur Pumpenkammer 32 und von ihr fort über den Einlass 18 und den Aus lass 20 zu steuern. Es kann eine beliebige Anzahl einer großen Auswahl an Steuerschaltungen für die Steuerung des Betriebes der unterschiedlichen pneumatischen und der Pulverflussventile eingesetzt werden.
Die als Beispiel angegebene Pumpe 16, die oben beschrieben und schematisch in 1 und anderen Zeichnungen dieser Beschreibung dargestellt ist, ist in der schwebenden U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/711.429, angemeldet am 17. September 2005, mit dem Titel „Dense Phase Pump For Dry Particulate Material", vollständig beschrieben. Die Offenbarung der zitierten Anmeldung ist hiermit eingeschlossen. Die oben gegebene Beschreibung reicht jedoch aus, um den Aufbau und den praktischen Einsatz einer solchen Pumpenkonstruktion oder eines anderen Pumpenaufbaus für die vorliegende Erfindung zu verstehen. Die Pumpfunktion 16 liefert darum vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, eine Reinigungsdruckluft-Funktion, die zur Wechselfunktion 12 zurückführt, sowie eine Saugfunktion am Pumpeneinlass 18, um aus der Wechselfunktion 12 Pulver in die Pumpe hineinzuziehen. Es wird darauf hingewiesen, dass in der in Figur dargestellten Ausführungsform die Richtung des Reinigungsstromes für die Wechselfunktion 12 entgegengesetzt zur Richtung des Materialflusses ist, wohingegen die Richtung des Reinigungsstromes, die zum Anwendungsort 24 führt, dieselbe ist wie die Richtung des Materialflusses.
Die Materialwechslerfunktion 12 enthält eine Materialwechslervorrichtung 40, die beispielsweise als Farbwechsler ausgelegt ist. Je nach Erfordernis kann der Wechsler 40 wahlweise noch mehrere zusätzliche Funktionen und Komponenten enthalten, die Teil des Wechslers 40 oder ihm zugeordnet sind, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Der Wechsler 40 ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, ein Verteiler aus niedrig schmelzendem, schlagzähen Material (low impact fusion material) wie beispielsweise Polyethylen mit ultrahohern Molekulargewicht oder einem anderen geeigneten Material. Alternativ kann der Wechslerkörper 40 aus jedem Material geeigneter Festigkeit hergestellt sein, wobei die Pulverstrompfade mit einem geeigneten Schmelzmaterial niedriger Schlagfestigkeit beschichtet sind.
Der Wechsler 40 enthält eine gemeinsame Zuführpassage 42. Die Zuführpassage 42 bildet den Hauptpfad für den Pulverfluss durch den Wechsler und ist eine gemeinsame Durchgangspassage, was bedeutet, dass jedes ausgewählte Material von jeder einzelnen der N Zuführmöglichkeiten durch die gemeinsame Passage 42 an die Pumpfunktion 14 fließt. Der Wechsler 40 enthält weiterhin N Einlässe 44₁ –44_N . Jeder Einlass 44 kann mit einem Vorrat an Beschichtungspulvermaterial (nicht gezeigt in 1) beispielsweise mit N Farben oder mit anderen Materialeigenschaften verbunden werden. Einlass-Steuerventile (nicht gezeigt in 1) werden verwendet für die Wahl des Einlasses und des Materials für den besonderen Anwendungsfall. Eine Wechslersteuerfunktion 46 wird verwendet, um den Betrieb und die Auswahl der N-Einlass-Steuerventile zu steuern. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Einlass-Steuerventilen um pneumatische Ventile und deshalb kann die Steuerfunktion 46 auf eine von mehreren Arten verwirklicht sein, um die Zufuhr von Druckluft 49 über N entsprechende Luftschläuche 48 an die Einlassventile zu steuern. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Einlassventile durch die Zufuhr von Überdruck geschlossen und durch das Ablassen des Überdrucks geöffnet.
Der Materialwechsler 40 kann außerdem einen Reinigungsauslass 50 enthalten. Der Reinigungsauslass 50 kann durch eine Steuerfunktion 52, beispielsweise ein Ablassventil, gesteuert werden. Mit Hilfe des Ablassventils kann beispielsweise gesteuert werden, ob das im Reinigungsstrom enthaltene Pulver in einen Abfallbehälter 54 oder zurück in die Sprühkabine 56 geleitet wird. Je nach Erfordernis können mehr als ein Ablassventil verwendet werden. Das Reinigungsauslass-Ablassventil kann getrennt vom Wechsler 40 oder als Teil des Wechslers vorgesehen sein. Wenn das Reinigungsauslass-Ablassventil als eine getrennte Komponente vorgesehen ist, kann der Wechsler als symmetrische Einheit ausgelegt sein, die mit anderen Wechslern direkt verkettet ist.
Der Materialwechsler 40 wird in einem Reinigungsspülmodus oder einem Zuführmodus betrieben. Während des Zufuhrmodus ist einer der Einlässe 44 geöffnet (auf das zugehörige Einlassventil wird keine Druckluft gegeben), um es einem Material zu ermöglichen, durch eine Einlasspassage 180 (5) über einen Zugang 192 (5) in die gemeinsame Zuführpassage 42 an einen Wechslerauslass 58 (1) zu fließen, der mit dem Pumpeneinlass 18 (1) über einen Zuführschlauch oder ein Zuführrohr 60 (1) verbunden ist. Alle anderen (N–1)-Einlässe sind geschlossen (durch Anlegen von Druckluft 49 an die Einlassventile), obgleich es für manche Anwendungsfälle von Nutzen sein kann, dass zwei oder mehr Einlässe gleichzeitig die selbe Art von Material an den Wechsler liefern, um beispielsweise höhere Fließraten zu erzielen. Während des Zuführmodus hält das Ablassventil 52 den Wechsler-Reinigungsauslass 50 geschlossen. Das Material fließt demnach aufgrund der am Pumpeneinlass 18 erzeugten Saugwirkung in einer ersten Richtung entlang der gemeinsamen Passage 42 zur Pumpfunktion 14.
Während eines Reinigungsspülmodus, der nachfolgend im Einzelnen anhand eines als Beispiel dienenden Reinigungs- oder Farbwechselverfahrens beschrieben wird, strömt Reinigungsdruckluft in den Wechsler 40, und zwar über den Auslass 58 in eine Richtung, die der Fließrichtung des Materials zur Pumpfunktion entgegengesetzt ist. Das Reinigen oder Durchspülen kann in unterschiedlichen Schritten und mit unterschiedlichen Drücken durchgeführt werden, jedoch laufen die beiden der grundsätzlichen, obgleich wahlfreien, Schritte wie folgt ab. Bei geöffnetem Ablassventil, das ein Ausströmen aus dem Reinigungsauslass 50 ermöglicht, sind alle Einlassventile geschlossen, so dass ein gerader, durchgehender Pfad für die Reinigungsluft besteht, um vom Wechslerauslass 58 (der während des Reinigungsmodus als Reinigungslufteinlass wirkt) zum Reinigungsauslass 50 zu strömen, um die gemeinsame Zuführpassage 42 zu reinigen. Eine zweite Option besteht darin, das Ablassventil 52 zu schließen, womit der Reinigungsauslass 50 abgetrennt wird. Ist das zuletzt benutzte Einlassventil offen und sind alle anderen Einlassventile geschlossen, dann strömt Reinigungsluft in die gemeinsame Zuführpassage 42 vom Wechslerauslass 58 und durch den zuletzt benutzten Einlass an den zugehörigen Materialvorrat und reinigt auf die Weise den Pulvereinlasspfad vom Vorrat zur gemeinsamen Zuführpassage 42, besonders an dem Zugang, der die Einlasspassage (wie nachfolgend beschrieben wird) mit der gemeinsamen Zuführpassage 42 verbindet. Das Reinigen des Einlasses kann nach einem Sprühvorgang vor dem Schließen des Einlassventils durchgeführt werden, um die Möglichkeit zu verringern, dass Pulver im Einlassventil zurückbleibt. Nach dem Durchspülen des Einlasses kann die gesamte gemeinsame Zuführpassage 42 über den Reinigungsauslass 50 durchgespült, das heißt gereinigt werden.
Bei einer wahlweise vorzusehenden Reinigungsfunktion, die nachfolgend mit Bezugnahme auf 1A beschrieben wird, kann eine Reinigungsfunktion eingesetzt werden, bei der Reinigungsluft durch den Wechsler 40 und aus einem oder mehreren Ablassventilen ausströmt, die Teil des Wechslers sein können. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere der Materialeinlässe stattdessen an einem Ende des Wechslers als Reinigungslufteinlässe verwendet, wie beispielsweise das Reinigungsauslassende in der Nähe des Reinigungsauslasses 50, und ein oder mehrere Materialeinlässe werden stattdessen als Ablassventile an einem entgegengesetzten Ende des Wechslers benutzt, beispielsweise das Auslassende in der Nähe der Auslasskammer 58.
Die Pumpfunktion 14 kann zusätzlich zu einem rückwärts strömenden Reinigungsstrom an den Wechsler 40 in Vorwärtsrichtung strömende Reinigungsluft an den Anwendungsort 24 liefern. Auf die Weise kann bei den als Beispiel hier beschriebenen Ausführungsformen der gesamte Pfad, den das Pulver durchfließt, von den Vorratsbehältern durch die Zuführschläuche und den Zuführzugang zur gemeinsamen Zuführpassage 42, durch den Wechsler 40, durch den Zuführschlauch 60, durch den Pumpeneinlass 18, die Pumpenkammer 32a und den Pumpenauslass 20, durch den Anwenderschlauch 22 und den Anwendungsort 24 für ein vollständiges Materialanwendungssystem gereinigt bzw. durchspült werden.
Es wird hier darauf hingewiesen, dass abhängig von der Anzahl der für eine gegebene Pumpe zu verwendenden unterschiedlichen Farben oder Materialien zwei oder mehr Materialwechsler 40 verkettet betrieben werden können, indem einfach der Wechslerauslass eines ersten Wechslers mit einem vorzugsweise kurzen Schlauch oder Rohr mit dem Reinigungszugang eines zweiten Wechslers verbunden wird.
Unter Hinweis auf die 2 wird eine detaillierte schematische Darstellung eines vollständigen Applikationssystem 100 für Pulverbeschichtungsmaterial mit zwei Pistolen dargestellt, bei dem verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Elemente, die auch in der 1 vorhanden sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der grundsätzliche Betrieb von Pumpen und Materialwechslern ist der gleiche wie in der Ausführungsform nach 1.
Das System 100 nach 2 enthält zwei Anwendungsvorrichtungen 102, 104 (als Pistole 1 und Pistole 2 bezeichnet, die zugehörigen Pumpen und Wechsler im System 100 sind ebenfalls mit 1 und 2 bezeichnet), die als manuell oder automatisch oder auf beide Arten zu betätigende Sprühpistolen ausgebildet sein können; das System kann, je nach Erfordernis, elektrostatisch oder nicht-elektrostatisch betrieben werden. Obgleich nur zwei Pistolen dargestellt sind, kann die Erfindung mit einer größeren Anzahl von Pistolen verwendet werden, und einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht in der Möglichkeit, Pulver- und Farbwechselvorgänge für eine große Zahl von Applikatoren und Farben vorzusehen. Es wird hier angemerkt, dass der Einsatz des Farbenwechslers für zwei Pistolen es ermöglicht, dass eine Bedienungsperson mit einer Pistole sprüht, während die andere Pistole gereinigt oder auf den nächsten Farbwechsel vorbereitet wird, wodurch der durch einen Farbenwechsel entstehende Zeitverlust minimiert wird.
Das System 100 enthält ferner eine Sprühkabine 106 mit geeigneten Kabinensteuereinrichtungen 108, wie sie zum Beispiel zur Steuerung eines Gehängeförderers (nicht gezeigt) zum Transportieren von Teilen in die Kabine 106 hinein und aus ihr heraus sowie zur Steuerung eines Sprühpulver-Rückgewinnungssystems 110 für das Pulver, das nicht vom zu beschichtenden Gegenstand aufgenommen wurde, verwendet werden. Das Sprühpulver-Rückgewinnungssystem 110 kann auf jede geeignete Weise aufgebaut sein; dabei kann es sich um die Rückgewinnung durch Fliehkraftabscheider, Filterpatronen usw. handeln. Das Rückgewinnungssystem 110 kann das wiedergewonnene Pulver in den Abfall transportieren oder zurück in die Materialvorräte 112.
Es wird eine Mehrzahl von N Materialvorratsbehältern 112 verwendet, die zum Beispiel N Farben oder andere Materialien darstellen können. Bei den Materialvorratsbehältern kann es sich beispielsweise um einfache Kästen oder Vorratstrichter handeln, um einige gut bekannte Beispiele zu nennen. Zu jedem Vorratsbehälter 112 gehört ein erster Zuführschlauch 114a, der an einen ersten Materialwechsler 40₁ führt, und ein zweiter Zuführschlauch 114b, der an einen zweiten Materialwechsler 40₂ führt. Der erste Farbwechsler 40₁ weist einen Wechslerauslass 58 auf, der mit einem Einlass 18 einer ersten Pumpe 16, verbunden ist, und der zweite Farbwechsler 40₂ weist einen Wechslerauslass 58 auf, der mit einem Einlass 18 einer zweiten Pumpe 16₂ verbunden ist. Wie bereits beschrieben wurde, kann jeder Wechsler 40 mit seiner eigenen Wechslersteuerfunktion 46 ausgestattet sein, und jede Pumpe kann ihre eigene Pumpsteuerfunktion 26 haben, obgleich jede oder alle der Steuerfunktionen des Systems 100 in ein einziges Steuersystem integriert sein können. Die Wechsler 40 sind mit ihren zugeordneten Pumpen 16 vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, über kurze Schlauchlängen 60, die sogar nur ein paar Zoll lang sein können, verbunden, um Saugverluste zu minimieren und um auch die Schlauchlängen zu minimieren, die durchgespült, also gereinigt werden müssen. Jeder Wechsler 40 enthält auch einen Reinigungsauslass 50, der in einen gemeinsamen Abfallbehälter 116, beispielsweise durch zugeordnete Ablassventile (1) entleert.
In dem Beispiel eines Betriebsvorgangs wählt die Bedienungsperson über die Wechslersteuerung den Materialvorratsbehälter 112 aus, von dem die jeweilige Pistole 102, 104 beschickt wird. Jeder Wechsler 40 verbindet nacheinander einen Einlass nach dem anderen mit seiner entsprechenden gemeinsamen Zuführpassage, so dass die zugeordnete Pumpe 16 Pulver aus dem ausgewählten Materialvorrat 112 in den zugeordneten Pumpeneinlass 18 saugt, weiter durch den Pumpenauslass 20 durch einen Pistolenschlauch 21 an die zugeordnete Sprühpistole 102, 104. Jede Pumpe 16 erzeugt auch Reinigungsdruckluft zurück zu ihrem zugeordneten Wechsler 40 und ihre zugeordneten Pistolen 102, 104 für den oben beschriebenen Reinigungsvorgang.
In den 3 und 4 ist ein Materialwechsler 40 für Pulverbeschichtungsmaterial dargestellt. Der Wechsler 40 enthält einen Hauptkörper 150, der beispiels weise aus einem niedrig schmelzenden, schlagzähen Material (low impact fusion material) wie beispielsweise UHMW Polyethylen oder TEFLON^TM bestehen kann. Der Hauptkörper 150 hat eine erste Fläche 152 mit einer Mehrzahl von darin diskret gebildeten Einlassventilkammern 154, die auf jeder Seite entlang einer Längsachse X (nur des Bezugs halber angegeben) des Wechslers angeordnet sind. Jede Ventilkammer 154 nimmt ein elastisches, becherförmiges Ventilelement oder Ventilglied 156 auf, das beispielsweise aus Naturgummi hergestellt sein kann. Die Ventilelemente 156 können sich ganz nach unten in ihrer jeweilige Ventilkammer 154 erstrecken, obgleich das nicht in allen Fällen erforderlich ist. Jede Ventilkammer 154 kann eine Flanschaufnahmevertiefung oder eine entsprechende zylindrische Senkung 158 aufweisen. Ebenfalls in der ersten Fläche 152 ist eine Mehrzahl von Bolzenöffnungen 160 vorhanden. Die Ventilelemente oder Ventilglieder 156 wirken als elastische aufblasbare Blasen, die, wenn sie mit Druckluft aufgeblasen sind, einen Pulverfluss verhindern, und, wenn der Luftdruck abgelassen ist und die Ventilelemente in ihre natürliche Form und Größe zurückgekehrt sind, einen Pulverfluss ermöglichen.
Jedes Ventilelement 156 kann beispielsweise in Form einer Blase ausgeführt sein und eine Lippe oder einen Flansch 162 an einem Ende der Blase aufweisen, der eine druckdichte Abdichtung für die zugehörige Ventilkammer 154 bildet. Die geeigneten Maße für die Flansche 162 sind etwas kleiner als die der Vertiefungen 158, so dass die Flansche 162 zusammengedrückt werden können und expandieren können, um eine gute Dichtung zu bilden, wenn eine Druckplatte 164 am Hauptkörper 150 befestigt wird. In jedem Ventilelement 156 ist ebenfalls eine Luftdruckpassage 157 ausgebildet. Die Luftdruckpassagen 157 erstrecken sich vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, nicht durch das ganze Ventilelement 154, obwohl sie sich als Alternative ganz hindurch erstrecken können. In einem solchen Fall ist ein zweiter Flansch auf dem entgegengesetzten Ende des Ventilelementes (nicht gezeigt) vorgesehen, und eine zweite Druckplatte (nicht gezeigt) wird auf der entgegengesetzten Seite der ersten Fläche 152 des Hauptkörpers verwendet, um eine druckfeste Abdichtung für die Druckkammern 154 zu bilden.
Jedes Ventilelement 156 ist ebenfalls mit einer zugeordneten porösen Filterscheibe 172 ausgestattet, die oberhalb der Druckluftpassage 157 positioniert ist. Die Scheibe lässt Druckluft in die Druckpassage 157 eintreten, verhindert aber, dass Pulver zurückgeblasen wird, wenn ein Ventilelement 154 bricht oder sich darin ein Leck bildet. Die Scheiben 172 sind zwischen der unteren Fläche der Druckplatte 164 und der oberen Fläche des Flansches 162 angeordnet (siehe 5).
Die Druckplatte 164 enthält eine Mehrzahl von Luftführungsöffnungen 166 und eine Mehrzahl von Bolzenöffnungen 168. Die Platten-Bolzenöffnungen 168 sind gegenüber den Bolzenöffnungen 160 des Hauptkörpers 150 ausgerichtet. Mit Bolzen 170 wird die Druckplatte 164 am Hauptkörper 150 befestigt. Die Luftführungsöffnungen 166 enthalten je eine Luftführung 174 (5), die mit einer Quelle für Druckluft 49, beispielsweise an der Wechslersteuerung 46 (1), verbunden ist.
Die Luftführungsöffnungen 166 sind koaxial mit den Ventilkammern 154, den Scheiben 172 und den Druckpassagen 157 ausgerichtet, so dass Druckluft in die Druckpassagen 157 eintritt, um ein Einlassventil zu schließen, und die Einlassventile geöffnet sind, wenn kein Druck auf sie ausgeübt wird.
Im Hauptkörper 150 ist an einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Hauptkörpers eine Mehrzahl von Pulvereinlasspassagen 180 ausgebildet. Jede Pulvereinlasspassage 180 weist einen entsprechenden Schlauchanschluss 182 auf, der zum Verbinden eines Zuführschlauches 114 (2) von einem Materialvorrat an die Pulvereinlasspassage 180 verwendet wird. Jede Pulvereinlasspassage 180 erstreckt sich durch die zentrale gemeinsame Passage 42, die entlang der Achse X ausgebildet ist. Die Pulvereinlasspassagen 180 sind also quer zu den Ventilkammern 154 ausgebildet und schneiden die Ventilkammern (siehe 5). Auf diese Weise werden die Ventilelemente 156 benutzt, um den Pulverfluss von den Einlasspassagen 180 an die gemeinsame Passage 42 zu öffnen und zu verschließen. Es wird darauf hingewiesen, dass die gemeinsame Flusspassage 42 mit dem Wechslerauslass 58 und dem Reinigungsauslass 50 ausgestattet ist. Jeder Auslass kann mit einem Schlauchanschluss 184, 186 ausgerüstet sein, um den Pumpenzuführschlauch 60 (1) und einen Reinigungs- bzw. Durchspülschlauch zu befestigen. Es wird bemerkt, dass das Ablassventil 52 (1) getrennt vom Wechsler 40 vorgesehen (wie in 4 dargestellt) oder in den Hauptkörper 150 integriert sein kann.
In den 5 und 6 ist gezeigt, dass jede Einlasspassage 180 sich bis zur Ventilkammer 154 und dann zu einem Zuführzugang 190 erstreckt, der in der Wand 192 gebildet ist, die die gemeinsame Zuführpassage 42 definiert. Im mittleren Bereich 194 der Ventilkammer 154 ist die Ventilkammer 154 über den Durchmesser des Ventilgliedes 156 hinaus aufgeweitet. Diese Aufweitung kann schräg verlaufen, wie in 5 dargestellt. Dieses vergrößerte Volumen bietet Raum für einen mittleren Abschnitt der Blase oder des Ventilgliedes 156, um zu expandieren oder sich auszuweiten, wenn Druckluft in die Druckpassage 157 geleitet wird. Diese kontrollierte Ausweitung erzeugt einen kleinen Höcker oder Vorsprung 156a, der sich in den Zuführzugang 190 hinein ausdehnt und den Zugang verschließt. Die Größe der nach außen vorstehenden Aufweitung bzw. die Größe des Höckers ist minimiert, um einen toten Punkt in der gemeinsamen Zuführpassage 42 zu verhindern; ein kleiner Abschnitt aber kann in die Passage 42 hineinragen, um Rückhalte- oder Fanggebiete in der Einlasspassage zu verhindern. Auf diese Weise bildet das Ventilglied 156 und insbesondere der vorspringende Abschnitt 156a eine Dichtung nahe der Innenöffnungslinie an der Wand 192 am Zugang 190. Der Spalt G zwischen dem Zuführzugang 192 und der Wand 190 kann auf einem Minimum gehalten werden, damit das Ventilglied 156 teilweise in die gemeinsame Zuführpassage 42 hineinragt, ohne das Ventilglied einer übermäßigen Spannung auszusetzen. Die Bearbeitungstoleranzen können so sein, dass der Spalt G in der Praxis nicht wirklich vorhanden ist. Bei Vorhandensein eines gewissen Spaltes G wird ein gleichförmiger Sitz für das Ventilelement 156 geboten, gegen den es abdichtet; in einigen Fällen kann ein Spalt jedoch entbehrlich sein.
Wird die Druckluft aus der Luftpassage 157 entfernt, dann entspannt sich das elastische Ventilglied 156 in seine, in 5 dargestellte, natürliche Form. Damit öffnet sich der Zuführzugang 192, so dass Pulver aufgrund der von der Pumpe erzeugten Saugkraft von der Einlasspassage 180 um das Ventilglied 156 und in die gemeinsame Zuführpassage 42 fließen kann.
Aus den 4 und 5 ist zu erkennen, dass jeder Flansch 162 des Ventilgliedes 156 ein flaches Element 162a enthält. Damit ist ein geringerer Abstand der Ventilglieder in der Nähe der gemeinsamen Zuführpassage 42 möglich, um jeden toten Raum zu minimieren und gleichzeitig zu ermöglichen, dass ein ausreichend großer Flansch 162 die Ventilkammer 154 abdichtet.
Aus der 1A ist eine alternative oder zusätzliche Konfiguration zu entnehmen, bei der der Wechsler 40 so angeordnet sein kann, dass einer oder mehrere der Einlässe 44 (1) als Reinigungseinlass und einer oder mehrere der Einlässe 44 (1) als Ablassventil verwendet werden, so dass der Wechsler 40 auch in derselben Richtung durchgespült, also gereinigt, werden kann wie das Material durch die gemeinsame Zuführpassage fließt. In dem Beispiel nach 1A sind zwei Reinigungseinlässe an einem Ende des Wechslers, vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, am Ende des Reinigungsauslasses 50 vorgesehen und zwei Reinigungs- oder Ablassauslässe am entgegengesetzten Kammerende, beispielsweise am Ende des Auslasses 58. Auf diese Weise kann Druckluft an die Reinigungseinlässe gegeben werden, die durch die gemeinsame Zuführpassage des Wechslers in Richtung des Auslasses 58 und aus dem Ablassauslass hinaus strömt. Dieser Reinigungsvorgang in Vorwärtsrichtung kann als Teil der Anfangsreinigungssequenz eingesetzt werden, wenn nach einem beendeten Sprühvorgang so viel des Pulvers wie möglich aus dem Wechsler und dem Pulverfließpfad entfernt werden soll. Diese Vorwärtsreinigungsfunktion für den Wechsler kann für die Entfernung des gesamten Pulvers eine Verbesserung über das alleinige Rückwärts-Reinigungsmerkmal hinaus darstellen. Für die Reinigungseinlässe und die Ablassauslässe, die Teil des Wechslers 40 sind, können die gleichen aufblasbaren blasenähnlichen Ventilelemente 156 verwendet werden, um die zugeordneten Strömungspassagen zu öffnen und zu schließen.
Wie aus 7 hervorgeht, kann in einer alternativen Ausführungsform ein Versteifungselement 200 in die Luftpassage 157 des Ventilgliedes eingesetzt sein. Dieses wahlfreie Merkmal ist besonders, jedoch nicht ausschließlich, nützlich für die Reinigungsventileinlässe und Ablassventilauslässe nach 1A, weil dann, wenn die Ventile offen sind, um Reinigungsdruckluft in die gemeinsame Zuführpassage 42 einzulassen, der Strom der Reinigungsluft um das elastische Blasen-Ventilelement 156 herumströmen muss. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit hoch genug ist, dann könnte das Ventilelement 156 kollabieren. Das Versteifungselement 200 wird eingesetzt, um das Ventilglied 156 gegen Druck von außen, wie er bei einem Reinigungsvorgang auftritt, zu schützen. In dieser Ausführungsform ist das Versteifungselement 200 becherförmig so ausgebildet, dass es allgemein dem Profil der Luftpassage 157 im Ventilglied 156 entspricht. Alternativ kann das Versteifungselement 200 beispielsweise einfach ein Stück Luftschlauch oder ein entsprechendes Rohr sein, dass in die Luftpassage 157 eingeführt ist und eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, um Luft durchströmen zu lassen. Das Versteifungselement kann aus porösem Material bestehen, aus dem gleichen Material wie die Scheiben 172 (zum Beispiel gesintertes Polyethylen) oder es kann mit einer Anzahl von Löchern 202 versehen sein, so dass Druckluft durch das Versteifungselement 200 hindurchgeht, um das Ventilglied zu erweitern, um den zugeordneten Zuführzugang 192 zu schließen, jedoch ein Kollabieren des Ventilgliedes 156 verhindert, wenn Reinigungsluft an den Reinigungseinlass gelegt wird.
In 8 ist eine weitere mögliche Ausführungsform gezeigt. In diesem Fall ist die gemeinsame Zuführpassage 42 unterhalb der Ventilkammer 154 ausgebildet. Die untere Ventilkammerwand enthält den Zuführzugang 192, der in der Wand 190 ausgebildet ist, die die gemeinsame Zuführpassage 42 definiert. Wieder kann ein kleiner Spalt vorgesehen sein, wie dies oben beschrieben wurde. Wenn bei dieser Ausführungsform Druckluft in die Luftpassage 157 des Ventilgliedes 156 eingelassen wird, expandiert das Ventilglied in Längsrichtung und bildet wieder eine kleine Beule, die in die gemeinsame Zuführpassage 42 hineinreicht, um den Zuführzugang 190 abzudichten. Es wird darauf hingewiesen, dass die Pulvereinlasspassage 180 ebenfalls weiter unten ausgebildet ist und sich zur Ventilkammer 154 unterhalb des unteren Endes des Ventilgliedes 156 öffnet, wenn das Ventilglied nicht aufgeblasen ist. Diese Anordnung schafft einen ungehinderten Fließpfad für Pulver von der Einlasspassage 180 zur gemeinsamen Zuführpassage 42, ohne dass das Pulver um das Ventilglied 156 herumfließen muss.
In Übereinstimmung mit einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt erleichtert die Kombination einer Farbwechselfunktion mit einer Rückwärts-Reinigungsfunktion einen Farbwechselvorgang, der für einen gesamten Pulverfließpfad des gesamten Systems zur Materialanwendung vorgenommen werden kann, vom Vorratsbehälter bis zur Auslassdüse des Anwendungsgerätes, beispielweise einer Sprühpistole. Vom Standpunkt der Systemebene aus (2 beispielsweise) umfasst der Pulverfließpfad die Zuführschläuche 114, den Farbwechsler 40, den Zuführschlauch 60, den Pumpeneinlass, die Pumpenkammer 32a und den Pumpenauslass, den Pistolenschlauch 21 und den Fließpfad der Sprühpistole 102 (vom Einlass zur Pistole durch den Düsenauslass oder die Sprühmündung).
Es sei angenommen, dass mit dem System 100 ein erstes Material oder eine erste Farbe durch die Pistole 1 (102) aufgesprüht wurde. Um zu einem zweiten Material oder einer zweiten Pistole zu wechseln, kann der folgende, als Beispiel angegebene Materialwechselprozess durchgeführt werden, obgleich die präzise Folge von Schritten oder die Anzahl der Schritte jeder besonderen Anwendung entsprechend angepasst werden kann. Nachdem die Sprühpistole abgeschaltet oder auf andere Weise außer Betrieb gesetzt wurde, werden alle Einlassventile des Farbwechslers 40₁ außer dem zuletzt benutzten geschlossen (indem Druckluft auf die entsprechenden Luftpassagen gegeben wird). Das Ablassventil oder die Ventile 52 (1) werden geöffnet (ebenso die wahlweise vorzusehenden Ablassventile nach 1A, wenn die dort angegebene Ausführungsform verwendet wird), und die Pumpe 16 kann mit voller Kraft arbeiten, was bedeutet, dass die Pumpe den maximal möglichen Luftstrom durch den Farbenwechsler zieht, um das meiste Pulver vom letzten Sprühvorgang aus dem Pulverfließpfad zu entfernen. Der Luftstrom durch den Wechsler und die Pumpe wirkt wie ein Siphonspülvorgang und drückt ebenfalls durch die Spritzpistole, womit er eine Anfangsreinigung des Pulverfließpfades durchführt. Obgleich das zuletzt benutzte Einlassventil während des Siphonspülvorgangs offen gelassen werden kann, tritt kein neues Pulver aus dem Materialvorrat in den Wechsler ein.
Nachdem der Siphonspülvorgang abgeschlossen ist (beispielsweise nach einer Dauer von einer Sekunde), kann ein weicher Reinigungsvorgang bei geöffneten Ablassventilen 52 durchgeführt werden (Pistole ist noch außer Betrieb, alle Wechslereinlassventile sind noch geschlossen außer dem zuletzt benutzten Einlassventil, das noch offen ist). Druckluft 28, beispielsweise etwa 2,5 scfm (standard cubic feet per minute), entsprechend 70,8 l/min., die normalerweise zum Auspumpen von Pulver aus der Pumpenkammer 32a verwendet wird, strömt durch die porösen Rohre 32b und fließt sowohl an die Pistole 102 als auch an den Wechsler 40 und zum Reinigungsauslass 50 und dem noch offenen zuletzt benutzen Einlass hinaus. Alternativ ist es möglich, die Pistole getrennt zu reinigen, beispielsweise mit etwa 4 scfm, entsprechend 113,3 l/min.
Der weiche Reinigungsvorgang zum Materialvorrat durch den zuletzt benutzten Einlass hilft beim Entfernen jeglichen Pulvers aus dem Einlassventil und insbesondere vom Zuführzugang 192, bevor das Ventil geschlossen wird. Diese weiche Reinigungsspülung kann etwa drei Sekunden dauern. Die Ablassventile 52 können dann geschlossen werden und die weiche Reinigung durch die Pistole für etwa nur eine Sekunde durchgeführt werden. Dies könnte auch durchgeführt werden, indem die Pumpeneinlass-Pulverflusssteuerventile (nicht gezeigt) geschlossen werden.
Nach dem Abschluss des weichen Reinigungsvorgangs kann eine harte Reinigung durchgeführt werden, bei dem die Reinigungsluft 34, die direkt in die Pumpenkammer 32 hineinströmt und durch sie hindurch und aus dem Pumpeneinlass 18 hinaus in den Farbenwechsler 40, aus dem Reinigungsauslass 50 des Farbenwechslers hinausströmt (Pistole noch abgeschaltet, alle Wechsler-Einlassventile geschlossen). Dieser Reinigungsvorgang kann beispielsweise mit Systemdruck durchgeführt werden, beispielsweise mit etwa 568 kPa (85 psi). Dieser anfängliche harte Reinigungsvorgang kann im Wechsler allein durchgeführt werden; die Pistole 102 wird dabei isoliert, indem das Pumpenauslass-Steuerventil (nicht gezeigt) geschlossen wird. Dieser anfängliche harte Reinigungsvorgang kann beispielsweise etwa vier bis fünf Sekunden dauern. Der harte Reinigungsvorgang wie auch alle Reinigungsvorgänge können wahlweise mit einem pulsierenden, einem gleichmäßig starken oder einer Kombination aus beiden Luftstromarten durchgeführt werden. Während des harten Reinigungsvorgangs kann die Reinigungsluft, die durch die porösen Rohre hindurchströmt, noch verwendet werden.
Nach dem anfänglichen harten Reinigungsvorgang durch die Kammer kann ein harter Reinigungsvorgang durch die Pistole 102 durchgeführt werden (Pistole ist noch außer Betrieb). Dieser Pistolen-Reinigungsvorgang kann bei abgetrenntem Wechsler 40 durchgeführt werden, indem die Pulverfluss-Steuerventile am Pumpeneinlass 18 geschlossen werden.
Nachdem das System gereinigt wurde, wird das für die nächste Farbe oder das nächste Material zu benutzende Einlassventil geöffnet und die Pumpe auf die höchste Leistungsstufe gestellt, um das neue Pulver so schnell wie möglich an die Pistole zu transportieren. Danach kann mit betriebsbereit geschalteter Pistole ein normaler Sprühbeginn beginnen.
Ein bedeutender erfindungsgemäßer Aspekt ist die Möglichkeit, wahlweise in beide Richtungen durch den Farbenwechsler zu reinigen und auch wahlweise rückwärts durch die Einlassventile zum Materialvorrat zu reinigen. Der gesamte Pulverflusspfad vom Materialvorrat durch die Pistolenmündung kann ebenfalls gereinigt werden, sowohl mit weichen als auch mit harten Reinigungsspülvorgängen. Der anfängliche weiche Reinigungsvorgang durch die Pistole und den Farbenwechsler ist bei einigen Anwendungen von Nutzen, weil dann, wenn im Fließpfad viel Pulver vorhanden ist, dieses Pulver sanft entfernt werden kann, bevor ein harter Reinigungsstrom auf das System einwirkt. Das Anwenden eines harten Reinigungsstromes von Beginn an kann zu Aufschlagverklumpungen führen, beispielsweise insbesondere im Sprühkopf der Pistole.
Der Reinigungsvorgang wie auch alle Steuerfunktionen, die den Betrieb von Wechsler, Pumpen, Pistolen, Kabine und Rückgewinnungssystem betreffen, können mit programmierbaren oder anderen geeigneten elektronischen oder pneumatischen Steuersystemen ausgeführt werden, wie dies Fachleuten auf dem Gebiet der Steuerung von Betätigung und zeitlichem Betriebsablauf unterschiedlicher Luftventile und Strömungs- oder Fließsteuerventile usw. bekannt ist, so dass ein voll automatisierter Reinigungs- und Farbwechselbetrieb durchgeführt werden kann.
In 2A ist eine zusätzliche Ausführungsform gezeigt, bei der eine Fernbetätigungs- oder Fernsteuerfunktion 300 vorgesehen sein kann, um das Einleiten eines Material- oder Farbwechselvorgangs zu erleichtern. In einem Ausführungsbeispiel ist die Fernbetätigungsfunktion 300 in Form eines Schalters verwirklicht, beispielsweise als ein pneumatischer Schalter, der ein Signal erzeugt, beispielsweise ein Luftsignal 302, das die Materialwechslersteuerung 46 auslöst, einen wie für das Beispiel oben beschriebenen Materialwechselvorgang zu beginnen. Wahlweise kann die Fernbetätigungsfunktion 300 ein Signal oder eine Anzeige an die Pumpensteuerung 26 senden, dass ein Farbwechselvorgang durchzuführen ist. Wie genau, wann und in welcher Form die Fernbetätigungsfunktion 300 den Steuerfunktionen signalisiert, einen Materialwechselvorgang einzuleiten, hängt vom Aufbau jedes spezifischen Systems ab. Es ist jedoch ein erfindungsgemäßer Aspekt der Offenbarung, dass eine solche Fernbetätigungsfunktion 300 für die Einleitung des Vorgangs verwendet wird. Da das System nach 2A zwei Materialwechsler enthält, können zwei Schalter 300 vorgesehen sein, oder ihre Funktion kann in einem einzigen Schalter kombiniert sein. Die Fernbetätigungsfunktion kann beispielsweise ein pneumatischer Schalter oder ein elektrischer Schalter sein, wie bei einem weiteren Beispiel. Die Art des Schalters hängt vom Aufbau der Steuerschaltung ab, die das dem Schalter zugeordnete Signal empfangen und verarbeiten soll. Der Schalter kann beispielsweise mit dem Fuß, von Hand oder durch jede andere geeignete Technik betätigt werden. Beispielsweise können optische Schalter durch Lichtsignal betätigt werden, das an einer von einer Bedienungsperson zu betätigenden Quelle erzeugt wird. Fachleuten sind ohne weiteres viele verschiedene und unterschiedliche Formen von Schaltern oder anderen Steuervorrichtungen bekannt, die zum Betätigen der Fernbetätigungsfunktion 300 verwendet werden. Der Ausdruck „Fern" wird hier in einem weiten Sinn verwendet und bezieht sich auf jede Betätigungsfunktion, die in einiger Entfernung vom Materialwechsler 40 selbst ausgeführt werden kann. Es sind zwei Beispiele hier beschrieben; es können jedoch ohne weiteres weit mehr eingesetzt werden, um das hier beschriebene erfindungsgemäße Konzept und die erfindungsgemäße Funktion auszuführen. Der Ausdruck „Schalter" wird eben falls in einem sehr weiten Sinn verwendet, um sich auf jede Vorrichtung zu beziehen, mit der ein Signal oder eine Anzeige erzeugt oder an den Materialwechsler gesendet werden kann, um einen Materialwechselvorgang einzuleiten.
Um den Vorgang weiter zu erleichtern, ist in einer Ausführungsform die Fernbetätigungsfunktion 300 in Form eines mit dem Fuß zu betätigenden pneumatischen Schalters ausgeführt, so dass die Bedienungsperson nur auf den Schalter 300 zu treten braucht, um die Materialwechselsequenz einzuleiten. Vor dieser Offenbarung musste eine Bedienungsperson, wenn der Beschichtungsvorgang eines Teiles beendet war, die Sprühpistolenbetätigung freigeben, zum Farbenwechsel-Steuerkasten hinüber gehen und eine Starttaste für den Farbenwechsel drücken, um Pistole, Schläuche und Wechsler von der bis dahin verwendeten Farbe zu reinigen. Die Bedienungsperson drückte außerdem eine Taste, um die nächste durch die Pistole zu sprühende Farbe auszuwählen. Nach der Beendigung des Reinigungsvorgangs wurde das der folgenden Farbe entsprechende Ventilglied 156 aktiviert und die Bedienungsperson betätigte die Pistolenbetätigung, nachdem die Zuführleitung zur Pistole mit Pulver aufgefüllt war. Bei Verwendung der vorliegenden erfindungsgemäßen Aspekte und Konzepte wird dadurch Zeit eingespart, dass der Schalter 300, beispielsweise ein Fußpedal, auf dem Boden nahe dem Arbeitsplatz der Bedienungsperson angeordnet ist. Ist der Sprühvorgang für ein Teil beendet, wird die Pistolenbetätigung freigegeben und die Bedienungsperson kann sofort oder zu jedem geeigneten Zeitpunkt auf den Schalter treten, um den Farbwechselvorgang zu beginnen. Die Bedienungsperson geht zur Wechslersteuerung, um die nächste Farbe auszusuchen, aber in der Zwischenzeit läuft der Farbwechselvorgang und insbesondere die Reinigungsfunktion bereits ab.
Unter Hinweis auf 9 ist in einem weiteren Beispiel die Fernbetätigungsfunktion 300 in Form eines manuellen Schalters 400 ausgeführt, der bequem zu bedienen und wahlweise an einer Sprühpistole 402, beispielsweise am Pistolengriff 404, angeordnet ist. Ein solcher Schalter 400 kann beispielsweise ein elektrischer Schalter mit Membrane sein, der bei Druck ein elektrisches Steuersignal auf der Leitung 406 erzeugt, um der Wechslersteuerfunktion 46 anzuzeigen, das ein Material- oder Farbwechselvorgang einzuleiten ist. Der Schalter 400 braucht nicht am Pistolengriff 404 angeordnet zu sein. Wenn er am Griff 404 angeordnet ist, kann der Schalter durch einen Mechanismus ausgelöst werden, der wie ein Abzugshebel wirkt, auf etwa die gleiche Weise, wie ein Abzugshebel 408 verwendet wird, um die Pistole 402 zu betätigen. Bei dem Schalter 400 kann es sich um jede Art von elektrischem oder pneumatischem Schalter handeln, es ist nicht erforderlich, dass ein membranartiger Schalter verwendet wird. Für einen membranartigen Schalter ist jedoch eine geeignete Ausführungsform in dem U.S. Patent Nr. 6.375.094 offenbart; diese Offenbarung ist hiermit hierin eingeschlossen. Die Art des von dem Schalter erzeugten Signals wird bestimmt durch die Art des Schalters, dem erwünschten Funktionsvorgang in der Wechslersteuerfunktion 46 und dem grundsätzlichen Aufbau des Steuersystems.
Die Beschreibung der Erfindungen bezieht sich auf Ausführungsbeispiele. Nach dem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der Zeichnungen werden Fachleuten Modifikationen und Änderungen möglich erscheinen. Die Erfindungen sollen alle solche Modifikationen und Änderungen insofern einschließen, als sie sich im Rahmen der angefügten Ansprüche oder ihrer Äquivalente befinden.

Claims

Vorrichtung zum Wechseln der Farben eines Pulverbeschichtungsmaterials, das auf einen Gegenstand gesprüht werden soll, mit einer Sprühpistole, mit einem Farbwechselverteiler, mit einem Schlauch, der die Sprühpistole mit dem Farbwechselverteiler verbindet, mit einem ersten Trichter für ein Pulverbeschichtungsmaterial erster Farbe und einer ersten Pumpe, die beim Einschalten Pulverbeschichtungsmaterial aus dem ersten Trichter durch den Verteiler, den Schlauch und die Sprühpistole fördert, mit einem zweiten Trichter für ein Pulverbeschichtungsmaterial zweiter Farbe und einer zweiten Pumpe, die beim Einschalten Pulverbeschichtungsmaterial aus dem zweiten Trichter durch den Verteiler, den Schlauch und die Sprühpistole fördert, mit einer Druckluftquelle, die mit dem Verteiler, dem Schlauch und der Pistole verbunden ist und, wenn sie eingeschaltet wird, Pulverbeschichtungsmaterial aus dem Verteiler, dem Schlauch und der Pistole ausgibt, mit einer Steuereinrichtung, die bewirkt, dass wahlweise die erste Pumpe, die zweite Pumpe und die Druckluftquelle eingeschaltet wird, und mit einer Fernbetätigungsfunktion, die der Steuereinrichtung signalisiert, die Druckluftquelle einzuschalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung Schalter aufweist, um die nächste Farbe des aufzusprühenden Pulvers auszuwählen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine Farbwechselsteuerung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernbetätigungsfunktion einen von der Steuereinrichtung entfernt angeordneten Schalter aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter einen pneumatischen Schalter enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Schalter einen fußbetätigten Schalter enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter an der Sprühpistole angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter einen elektrischen Schalter enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter einen Membranschalter am Pistolengriff enthält.
Materialwechsler für ein Materialanwendungssystem, mit einem Verteiler, der zwei oder mehr Steuerventile zum Auswählen eines von mindestens einem ersten und einem zweiten Material aufweist, das durch den Verteiler einer Anwendungsfunktion zugeführt werden soll, mit einer Wechslersteuerung zum Betätigen eines der Steuerventile auf der Basis des ausgewählten Materials und mit einer Fernbetätigungseinrichtung zum Einleiten eines Wechsels des ausgewählten Materials, das durch den Verteiler zugeführt werden soll, wobei die Fernbetätigungseinrichtung entfernt von dem Verteiler und der Wechslersteuerung angeordnet ist.
Materialwechsler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernbetätigungseinrichtung eine Einrichtung enthält, die durch die Bedienungsperson betätigt wird, um zu signalisieren, dass ein Farbwechselvorgang beginnen soll.
Materialwechsler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernbetätigungseinrichtung einen Schalter enthält.
Materialwechsler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernbetätigungseinrichtung einen pneumatischen Schalter enthält.
Materialwechsler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Schalter einen fußbetätigten Schalter enthält.
Materialwechsler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter an einer Sprühpistole angeordnet ist, die vom Verteiler zugeführtes Material erhält.
Materialwechsler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter einen elektrischen Schalter enthält.
Materialwechsler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter einen Membranschalter am Pistolengriff enthält.