DE3409664A1 - Verfahren und steuergeraet zum stoerungsfreien betrieb von insbesondere kreiselpumpen mit spuelwasseranschluessen - Google Patents

Description

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Verfahren und Steuergerät zum störungsfreien Betrieb von insbesondere Kreiselpumpen mit Spülwasseranschlüssen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zum störungsfreien Betrieb von insbesondere Kreiselpumpen mit Spülwasseranschlüssen für den Einsatz in Kataphoreseanlegen.

Kreiselpumpen sind in vielen Bereichen der Technik in Anwendung, unter anderem in den Verfahren der Elektrotauchlackierung, vorzugsweise nach dem Anaphorese- oder Kataphorese- Lackierverfahren. Das Anaphorese- Verfahren hat den Nachteil, daß sich während des Pigmentaufbaus an der Karosserie Säure bildet und sich somit schon in der Entstehungsphase Korrosionserscheinungen bemerkbar machen. Aufgrund gestiegener Qualitätsansprüche, das heißt im Verlangen nach langen Rostschutzgarantien, wurde in den letzten Jahren das Anaphorese- Verfahren vom Kataphorese- Verfahren abgelöst. Mit dem Bau von Anlagen nach dem Kataphorese- Verfahren ergaben sich große Probleme bei der Auswahl der geeigneten Maschinen. Zu einem besonderen Problemkreis gehören die Pumpen, die den Lack ca. 4 mal pro Stunde umwälzen müssen. Notwendig ist die Umwälzung deshalb, weil die im entsalzten Wasser eingelagerten Pigmente zum Aussedimentieren neigen. Weiterhin muß der im elektrischen Feld aufgeheizte Rostschutzlack durch Einspeisen in Wärmetauscher auf 28 Grad Celsius heruntergekühlt werden.

Die ersten Kataphoreseanlagen wurden mit horizontalen oder vertikalen Pumpen bestückt. Die hydraulische Auslegung zur Wellenabdichtung von Kreiselpumpen hat sich im

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allgemeinen bewährt. Probleme ergeben sich mit der ein- *fach- wirkenden Gleitringdichtung. Zwischen den Gleitflächen von Gleit- und Gegenring baut sich innerhalb kurzer Zeit eine Lackschicht auf. An dieser Stelle werden die Pumpen undicht. Ein Ausbau der Gleitringdichtung ist dann notwendig. Pumpen mit dieser Art von Wellenabdichtung können deshalb in Kataphoreseanlagen nicht eingesetzt werden. An Stelle einer einfach wirkenden Gleitringdichtung kann in den meisten Kreiselpumpen auch eine doppeltwirkende Gleitringdichtung eingebaut werden. Der Vorteil dieser Wellenabdichtung besteht darin, daß kein Lack zwischen den Gleitflächen austreten kann. Obwohl sich diese Art der Wellenabdichtung bewährt hat, werden heute nur noch selten Pumpen mit doppeltwirkender Gleitringdichtung eingesetzt. Schuld daran ist hauptsächlich die kostenintensive Anschaffung der Sperrdruckanlage und deren Überwachungseinrichtungen. Darüber hinaus bringen die zeitaufwendige Installation dieser Anlagenteile und der notwendige Wartungsaufwand erhöhte Kosten mit sich.

Als Alternative zu den Pumpen mit aufwendigen Sperr- und Überwachungseinrichtungen hat sich in Kataphoreseanlagen vor allem die horizontale Pumpe mit hydrodynamischer Wellenabdichtung und nachgeschaltetem Ringventil hervorragend bewährt. Die Wellenabdichtung der Pumpe funktioniert folgendermaßen: Ein Ringventil übernimmt während der Stillstandsphase die Wellenabdichtung. Das Ringventil wird durch einen Regulator im Lagerbock der Pumpe automatisch gesteuert, das heißt die Schwunggewichte werden aufgrund der Fliehkraftwirkung nach außen gedrückt. Dadurch wird die Pumpewelle, die fest mit der Abhebescheibe verbunden ist, nach vorne geschoben und das Ringventil hebt ab. Während des Betriebes erfolgt die Wellenabdichtung hydrodynamisch. Hinter dem Laufrad

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befindet sich, durch eine Zwischenwand getrennt, ein 'Entlastungsrad. Ein Teilstrom des zu fördernden Lacks gelangt in den Entlastungsraum. Das Entlastungsrad schleudert den Lack nach außen und die Pumpe ist aufgrund des Flüssigkeitsringes zur Atmosphäre hin dicht. Wird die Pumpe ausgeschaltet, ziehen die Druckfedern im Regulator die Welle zurück und das Ringventil dichtet im Stillstand zur Atmosphärenseite ab. Während der An- und Abschaltphase ist die hydrodynamische Entlastung nicht voll wirksam. Es kann vorkommen, daß durch das Ringventil etwas Lack austritt. Um ein Verkleben des Ventils zu verhindern, ist ein kurzes Spülen des Ringventils mit voll entsalztem Wasser empfehlenswert. Dafür ist am Gleiteinsatz ein Spülanschluß vorgesehen. Pumpen dieser Bauart haben den Vorteil, daß sie ohne zusätzliche Hilfseinrichtungen, wie z.B. Sperrdruckanlagen auskommen.

Als Spülflüssigkeit wird ein mit dem Fördergut verträgliches Medium mit ca. 0,5 Bar über dem Druck am Saugstutzen durch eine Rohrleitung den Spülwasseranschlüssen zugeführt. Ein Magnetventil, das die Spülflüssigkeit während des Betriebes absperrt, wird per Hand so gesteuert, daß beim Anfahren ca.' 10 Sekunden und beim ^Abstellen ca. 20 Sekunden eine Spülung von Wellenhülse und Abspritzhülse über einen Anschluß A erfolgt. Die Spülflüssigkeit wird über einen Flanschübergang in die Entsorgung der Anlage abgeführt. Die Spülung des Entlastungsraumes über einen Anschluß B kann getrennt über ein zweites Magnetventil oder über einen Bypass bei gleichzeitiger Spülung über Anschluß A erfolgen.

Der bekannte Stand der Technik sah bisher nicht vor, daß die Pumpen mit Spülflüssigkeit vor und/oder nach dem Einschalten beziehungsweise Ausschalten in konstanten

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Intervallen beaufschlagt wurden. Auch führte eine Hand-"steuerung der Spülung immer wieder zu Bedienungsfehlern. Infolgedessen konnte ein verbessertes Verschleißverhalten nicht erreicht werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile nach dem bekannten Stand der Technik zu vermeiden und ein Arbeitsverfahren und ein Steuergerät vorzustellen, das einen störungsfreien Betrieb von insbesondere Kreiselpumpen in Kataphoreseanlagen gestattet, wobei der Verschleiß der Pumpen im Bereich der Wellenabdichtung stark vermindert wird. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Spülwasseranschlüsse in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Pumpe mit Spülwasser in konstanten Intervallen beaufschlagt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spülung vor und/oder nach der Ein- und/ oder Abschaltung der Pumpe erfolgt. Mit dieser Maßnahme kann den individuellen Betriebsverhältnissen in Bezug auf die Art des Fördermediums der Pumpe optimal Rechnung getragen werden.

,In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, daß die Spülung vor und nach der Ein- und Abschaltung der Pumpe erfolgt, wobei die Vor- und Nachspülzeit jeweils etwa 10 - 60 Sekunden, vorzugsweise 20 - 40 Sekunden beträgt. In der Praxis wurden mit dieser Verfahrensweise hohe Standzeiten der Wellenabdichtung erzielt.

Eine weitere Ausgestaltung sieht mit Vorteil vor, daß die Einhaltung der Spülzeiten automatisch gesteuert wird. Automatische Steuerungen verhindern weitgehend

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Bedienungsfehler.

Zweckmäßigerweise erfolgt die automatische Steuerung pneumatisch. Derartige Steuerungen sind sehr funktionssicher, auch bei Stromausfall. Sie haben sich in anderen Bereichen der Technik zudem bereits bestens bewährt.

Mit Vorteil kann die automatische Steuerung auch elektrisch erfolgen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Umgebungsluft am Einsatzort der Steuerung kaum belastet ist.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist ein Steuergerät vorgesehen, in dem besonders vorteilhaft in einer einzigen Konsole alle zur Steuerung notwendigen Komponenten angeordnet sind, wobei es auch einen Wasserzulauf, einen Druckluftanschluß für die pneumatische Steuerung, Spülwasserventile, Spülwasserabgänge, einen Hauptschalter zum ein- und ausschalten des Steuergerätes sowie einen Pumpenschalter aufweist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß im Steuergerät der Hauptschalter mit einem 3/2- Wegeventil verbunden ist, das in Wir-,kungsverbindung mit Und- Gliedern und einem Oder-Glied sowie Speichern und Zeitgliedern steht, über die in technisch- funktioneller Weise die Spülwasserventile betätigbar sind.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele.

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Es zeigen:

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3

Schematische Darstellung des Arbeitsverfahrens

Schematische Darstellung der Öffnungs- und Verschlußzeiten der Spülwasserventile

Schaltung und Anordnung der einzelnen Komponenten des Steuergerätes

Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Steuergerät 1 mit im wesentlichen den beiden Eingängen für Spülwasser 2 und Druckluft 3, sowie den Ausgängen 4 und 5, die zu den Spülwasseranschlüssen A und B der Kreiselpumpe 6 führen. Von der Pumpe 6 wird das Spülwasser nach unten abgeführt. Das Steuergerät 1 regelt ferner die Ein- und Abschaltung 7 der Pumpe 6.

Figur 2 zeigt die Arbeitsweise des Steuergerätes zur Beaufschlagung der Spülwasseranschlüsse in konstanten Intervallen in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Pumpe. Wird am Steuergerät der Einschalter (Fig.3, Ziffer 21) betätigt, so werden die Spülwasser- Ventile (Fig.3, Ziffern 28, 29) geöffnet und Spülwasser fließt zu den Spülwasseranschlüssen A und B der Pumpe. Nach Verstreichen der Zeit ti schaltet das erste Zeitglied (Fig.3, Ziffer 30) auf 0 und das zweite Zeitglied (Fig.3, Ziffer 35) beginnt für die Zeit t2 zu laufen. Gleichzeitig wird die Pumpe (Fig.3, Ziffer 33) eingeschaltet. Nachdem sich das Zeitglied t2 abgeschaltet hat, werden die Spülwasserventile geschlossen. Wird das Steuergerät ausgeschaltet, beginnt wieder das erste

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Zeitglied für ti zu laufen. Gleichzeitig werden die 'Spülwasserventile geöffnet. Nach Verstreichen der Zeit ti schaltet sich die Pumpe ab, die Spülwasserventile schließen jedoch erst nach dem Verstreichen der Zeit t2.

Figur 3 zeigt die Anordnung und Funktionsweise der einzelnen Komponenten im Steuergerät 1. Das Steuergerät 1 weist einen Zulaufanschluß für Wasser 2, einen Anschluß für Druckluft 3, sowie die Spülwasserausgänge 4 und 5 auf. Ferner ist eine Handentlüftung 8, sowie eine Durchführung für elektrische Kabel 9 vorgesehen. Dem Druckluftanschluß 3 ist ein Druckbegrenzungsventil 12, das auch außerhalb des Steuergerätes angeordnet sein kann, ein Luftfilter mit Trocknungseinrichtung 13, ein Rückschlagsperrventil 14 und ein Pufferbehälter 15 nachgeschaltet. Die Steuerluft 16 liegt an den Stellen 17, 18, 19 und 20 an.

Durch Einschalten des Steuergerätes am Hauptschalter 21 kommt das magnetisch betätigte 3/2 Wegeventil 22 von der Entlüftungsstellung A-R in die Durchgangsstellung P-A. Damit gelangt Steuerluft 20 zum Und- Glied 23, wobei es sich um ein Und-Glied mit negiertem Eingang handelt. Über Und-Glied 23 und Oder- Glied 24 erhält Speicher 25 «den Impuls der Steuerluft, von woaus über die Oder-Glieder 26 und 27 ein Dauersignal zu den Spülwasserventilen 28, 29 gelangt. Gleichzeitig startet das Zeitglied 30 mit der Zeit ti. Nach Ablauf der Zeit ti wird über Und-Glied 31, an dem ebenfalls das Steuersignal 20 anliegt, Speieher 32 gesetzt. Dadurch wird die Pumpe über den Schalter 33 gestartet. Parallel dazu wird über Inhibition 23 verriegelt, wodurch das Setzsignal am Speicher 25 abfällt. An Inhibition 34 wird Signal gesetzt, da ein Durchgang von Ausgangssignal 20 nicht vorhanden ist. Mit Ablauf des Zeitgliedes 30 nach der Zeit ti wurde

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auch das Zeitglied 35 mit der Zeit t2 gestartet. Nach Ablauf der Zeit t2 wird Speicher 25 gelöscht, dadurch schließen die Spülwasserventile 28 und 29.

Zum Abschalten der Pumpe wird wiederum Schalter 21 betätigt, das heißt das Magnetventil wird entregt und das 3/2 Wegeventil 22 kommt in Stellung A-R. Dadurch wird das Und-Glied 34 entlüftet, wodurch das anliegende Signal über das Oder-Glied 24 auf Speicher 25 gesetzt wird. Wie vorher beschrieben, werden die Spülwasserventile 28 und 29 geöffnet , gleichzeitig läuft das Zeitglied 30 mit der Laufzeit ti an. Nach Ablauf der Zeit ti wird über das Und-Glied 36 der Speicher 32 gelöscht, da vom 3/2 Wegeventil 21 kein Signal mehr anliegt. Infolgedessen wird der Schalter 33 entlastet und die Pumpe schaltet sich aus. Parallel dazu wurde das Zeitglied 35 mit t2 gestartet. Nach Ablauf der Zeit t2 wird der Speicher 25 gelöscht. Dadurch schließen die Spülwasserventile 28 und 29. Die Steuerung ist wieder frei für einen neuen Anlauf. Während des Betriebes oder bei Stillstand können die Spülwasserventile 28 und 29 über die Ventile 40 und 41 auch von Hand gesteuert werden, beispielsweise zur Funktionskontrolle.

Die Erfindung ist speziell für die Förderung von Lacksuspension in Kataphoreseanlagen für die Automobilindustrie entworfen worden. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann sie jedoch ebensogut für alle anderen feststoffbeladenen Medien eingesetzt werden, bei denen eine ähnliche Problemstellung wie Eingangs geschildert auftritt.

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Claims (10)

Patentansprüche

1. Verfahren zum störungsfreien Betrieb von insbesondere Kreiselpumpen mit Spülwasseranschlüssen für den Einsatz in Kataphoreseanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülwasseranschlüsse in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Pumpe mit Spülwasser in konstanten Intervallen beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung vor und/oder nach der Ein- und/oder Abschaltung der Pumpe erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung vor und nach der Ein- und Abschaltung der Pumpe erfolgt, wobei die Vor- und Nachspülzeit jeweils etwa 10 - 60 Sekunden, vorzugsweise 20 - 40 Sekunden beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhaltung der Spülzeiten automatisch gesteuert wird.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, daß die automatische Steuerung pneumatisch erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Steuerung elektrisch erfolgt.

7. Steuergerät zum störungsfreien Betrieb von insbesondere Kreiselpumpen mit Spülwasseranschlüssen für den Einsatz in Kataphoreseanlagen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuergerät (1) alle zur Steuerung notwendigen Komponenten angeordnet sind, wobei es einen Wasserzulauf (2), einen Druckluftanschluß für die pneumatische Steuerung (3), Spülwasserventile (28, 29), Spülwasserabgänge (4,5), einen Hauptschalter (21) zum ein- und ausschalten des Steuergeräts (1) sowie einen Pumpenschalter (33) aufweist.

8. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (21) mit einem 3/2- Wegeventil (22) verbunden ist, das in Wirkungsverbindung mit Und-Gliedern (34, 23, 31, 36) und einem Oder- Glied (24) ,sowie Speichern (25, 32) und Zeitgliedern (30, 35) steht, über die in technisch- funktioneller Weise die Spülwasserventile (28, 29) betätigbar sind.

9. Steuergerät nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung und Schaltung der im Steuergerät (1) befindlichen Komponenten, daß durch Einschalten des Steuergerätes (1) an Schalter (21) das magnetisch betätigbare 3/2 Wegeventil (22) von der Entlüftungsstellung A-R in die Durchgangsstellung P-A kommt, und Steuerluft (20) zum Und- Glied (23) gelangt,

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wobei Über Und- Glied (23) und Oder- Glied (24) der Speicher (25) den Impuls der Steuerluft erhält, um dann ein Dauersignal zu den Spülwasserventilen (28, 29) zu senden, gleichzeitig startet das Zeitglied (30) mit der Zeit ti, nach dessen Ablauf über Und-Glied (31) Speicher (32) gesetzt wird, wodurch die Pumpe (6) über den Schalter (33) gestartet wird, parallel dazu wird über Inhibition (23) verriegelt, wodurch das Setzsignal am Speicher (25) abfällt und an Inhibition (34) Signal gesetzt wird, wobei mit Ablauf des Zeitgliedes (30) auch das Zeitglied (35) gestartet wird, nach dessen Ablauf der Speicher (25) gelöscht wird und die Spülwasserventile (28, 29) dadurch schließen.

10. Steuergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschalten der Pumpe Schalter (21) betätigt, wodurch das Magnetventil entregt wird und das 3/2 Wegeventil (22) in Stellung A-R kommt, das Und-Glied (34) wird entlüftet, wodurch das anliegende Signal über das Oder-Glied (24) auf Speicher (25) gesetzt wird, die Spülwasserventile (28, 29) werden geöffnet, gleichzeitig läuft das Zeitglied (30) mit der Laufzeit ti an, wobei nach Ablauf der Zeit ti über das Und-Glied (36) der Speicher (32) gelöscht wird, der Schalter (33) wird ,entlastet und die Pumpe schaltet sich aus, parallel dazu wird das Zeitglied (35) mit t2 gestartet, nach dessen Ablauf der Speicher (25) gelöscht wird und die Spülwasserventile (28, 29) schließen.