DE4427704A1

DE4427704A1 - Hochspannungsdichtung und -isolierung mittels dynamischer Dichtungen

Info

Publication number: DE4427704A1
Application number: DE4427704A
Authority: DE
Inventors: Yamin Ma; Lawrence J Lunzer; Norman N Fender
Original assignee: Graco Inc
Current assignee: Graco Inc
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1995-06-22
Also published as: GB2284773A; US5364035A; FR2713960A1; CA2126379A1; KR950016888A; GB9415395D0; JPH07204539A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Farbspritzvorrichtungen Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrostatischen Spritzen von leitenden Flüs sigkeiten auf Wasserbasis.

Eine elektrostatische Spritztechnik ist bekannt, bei der eine hohe elektrostatische Spannung in Verbindung mit einer Spritzpistole verwendet wird, um elektrostatische Ladungen auf den gespritzten Flüssigkeitsteilchen zu erzeugen. Die ge ladenen Teilchen werden stark an einen Gegenstand angezogen, der auf elektrisch neutraler Spannung gehalten wird, und ein hoher Prozentsatz der gespritzten Teilchen gelangt tatsäch lich auf die Oberfläche. Diese Technik verringert in hohem Maße den Overspray und verringert die mit diesem verbundenen Probleme einschließlich des Problems der Umweltverschmutzung.

Elektrostatisches Spritzen wird schwieriger, wenn leitende Flüssigkeiten gespritzt werden, wie beispielsweise Farben auf Wasserbasis. Unter diesen Bedingungen sind die elektrisch ge ladenen Farbteilchen immer noch für die Spritzbeschichtungs anwendungen erforderlich, die leitende Flüssigkeitssäule, die sich durch das Spritzsystem bewegt, neigt jedoch dazu, die Spannung an Erde kurzzuschließen und dadurch die Spannungs aufladungsfähigkeit des Systems zu unterbrechen. In der Ver gangenheit wurden für dieses Problem eine Reihe von verschie denen Lösungsansätzen versucht, darunter die Verwendung einer peristaltischen Pumpe zur Spannungsisolierung, wie im US Pa tent 4,982,903 aufgezeigt. Ein weiterer Ansatz war die elek trische Isolierung aller mit der Flüssigkeitssäule verbun denen Bauteile, einschließlich des Flüssigkeitsbehälters, der den Vorrat der zu verspritzenden Flüssigkeit enthält. Diese Ansätze komplizieren notwendigerweise den Aufbau und den Be trieb eines derartigen Systems und schaffen möglicherweise einen gefährlichen Arbeitsplatz. Zu den Beispielen von Sy stemaufbauten, bei denen isolierte Bauteile in einem elektro statischen Spritzsystem verwendet wurden, zählen das US Pa tent 4,879,137, erteilt am 7. November 1989; US Patent 5,083,711, erteilt am 28. Januar 1992; US Patent 5,094,389, erteilt am 10. März 1992 und US Patent 5,096,126, erteilt am 17. März 1992.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten in kontrollierten Volumenmengen mit elektrischer Isolierung zwischen diesen zu schaffen, sowie ein Verfahren zum Fördern der Flüssigkeits mengen mit kontrolliertem Volumen unter Aufrechterhaltung ei ner Spannungsisolierung. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Lösungsmittelwaschfunktion als Teil eines Spannungsiso lierungsverfahrens aufzuzeigen. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, leitende Flüssigkeiten durch eine Transporteinrichtung mit elektrisch isolierenden Eigenschaf ten zu fördern. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, ein Flüssigkeitsdosierventil mit regulierbaren Flüssig keitsstromleitungen aufzuzeigen, um eine Spannungsisolierung zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen 1, 11 und 14. Unteransprüche zeigen bevorzugte Ausführungs formen der Erfindung.

Die Erfindung betrifft ein System zum Fördern von Flüssigkei ten auf Wasserbasis zu einer elektrostatischen Spritzlackier einrichtung zum elektrostatischen Auftragen derselben, umfas send eine Vielzahl von Flüssigkeitshandhabungseinrichtungen zur aufeinanderfolgenden Bewegung von kontrollierten Volumina der Flüssigkeit, während elektrische Isolierung zwischen den aufeinanderfolgenden Flüssigkeitsvolumina geschaffen wird. Eine Flüssigkeitstransporteinrichtung umfaßt die Einrichtung zur Aufrechterhaltung elektrischer Isolierung, wobei die Transporteinrichtung ein oder mehrere Dosierventile ein schließt, die sich innerhalb von Zylindern bewegen und be grenzte Volumina von Flüssigkeit durch ein System transpor tieren, wobei zwischen jedem begrenzten Volumen Spannungsiso lierung aufrechterhalten wird.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Transportie ren von begrenzten Volumina von leitender Flüssigkeit durch ein Fließsystem, das zu einer elektrostatischen Austragein richtung mit Spannungsaufladung führt, um so eine Spannungs isolierung zwischen den spannungsgeladenen Flüssigkeiten in der Austrageinrichtung und den transportierten Flüssigkeits volumina im System zu bilden.

Die vorstehenden und weiteren Ziele und Vorteile der Erfin dung werden aus der Beschreibung und den Patentansprüchen un ter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm des Verfahrens gemäß vorliegen der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 3A zeigt ein Zeitabfolgediagramm in Bezug auf die Aus führungsform in Fig. 2;

Fig. 3B zeigt eine schematische Darstellung der Ausführungs form aus Fig. 2 im Detail;

Fig. 4A zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Position;

Fig. 4B zeigt die weitere Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Position;

Fig. 5A zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Position;

Fig. 5B zeigt die weitere Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Position;

Fig. 5C zeigt ein Zeitabfolgediagramm, das auf die Ausfüh rungsformen aus Fig. 5A und 5B bezogen ist; und

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das das gesamte Verfahren gemäß der Erfindung zeigt. Allgemein ausgedrückt umfaßt das Verfahren eine Reihe von Schritten, bei denen ein vorbestimmtes Volumen von leitender Flüssigkeit aufeinander folgend durch eine Reihe von Stufen bewegt wird, wobei jeder Arbeitstakt der Sequenz eine Flüssigkeitstransportstufe und eine Flüssigkeitsempfangsstufe beinhaltet. Wenn die Flüssig keitstransportstufe das kontrollierte Flüssigkeitsvolumen in die nächstnachfolgende Flüssigkeitsempfangsstufe fördert, wird ein Spannungsisolierungsschritt ausgeführt, bei dem die Transportstufe von der nächstnachfolgenden Empfangsstufe spannungsisoliert wird. Mit Fortschreiten des Arbeitsablaufes wird eine Transportstufe zu einer Empfangsstufe für das näch ste Flüssigkeitsvolumen, und nachdem die Stufe das Volumen empfangen hat, bewegt sie dieses weiter zur nächstnachfolgen den Stufe. Die Spannungsisolierung wird mit fortschreitender Abfolge zwischen den Transport- und Empfangsstufen auf rechterhalten. Fig. 1 erläutert diese Abfolge von Ereignissen und zeigt das Transportverfahren zwischen zwei aufeinander folgenden Stufen. In Schritt 201 wird ein kontrolliertes Flüssigkeitsvolumen in Stufe N dosiert und in Schritt 202 wird das Einlaßventil in die Stufe N geschlossen. In Schritt 203 wird das Flüssigkeitsvolumen von Stufe N in die Stufe N+1 bewegt und in Schritt 204 wird das Einlaßventil in die Stufe N+1 geschlossen. In Schritt 205 wird die Stufe N von der Stufe N+1 in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise span nungsisoliert und der Arbeitstakt hinsichtlich Stufe N be ginnt erneut mit Schritt 201. In der Zwischenzeit wird in Schritt 206 das Flüssigkeitsvolumen in Stufe N+1 in die nächstnachfolgende Stufe, d. h. Stufe N+2 transportiert. In Schritt 207 wird die Stufe N+1 von der Stufe N+2 spannungs isoliert und die Abfolge bezüglich der Stufe N+2 beginnt er neut mit Schritt 203. Die Abfolge kann in einer oder mehreren nachfolgenden Stufen wiederholt werden, wie durch Pfeil 208 dargestellt, oder der Pfeil 208 zeigt den abschließenden Transportschritt an, durch den das kontrollierte Flüssig keitsvolumen zur Spritzeinrichtung bewegt wird.

Fig. 2 zeigt ein Symboldiagramm einer bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Flüssigkeitsförder system 10 verfügt über einen Behälter oder ein Reservoir 12 zum Speichern einer Menge der von einer Spritzeinrichtung 60 zu verspritzenden Flüssigkeit. Die Flüssigkeit aus dem Behäl ter 12 wird durch ein Regulierventil 14 in ein Dosierventil 20 gepumpt. Die Flüssigkeit wird durch das Dosierventil 20 in eine Membranpumpe 30 gefördert und von dort durch ein Regu lierventil 34 in ein zweites Dosierventil 40. Aus dem Dosier ventil 40 wird die Flüssigkeit in einen Akkumulator 50 geför dert und aus dem Akkumulator 50 wird die Flüssigkeit zur Spritzeinrichtung 60 gefördert. Ein Hochspannungspotential kann an die Flüssigkeit im Akkumulator 50 angelegt werden oder direkt an die Spritzeinrichtung 60 angelegt werden.

Die Membranpumpe 30 ist vorzugsweise eine Zweikammerpumpe, die eine Pumpenkammer 32 zum Aufnehmen und Pumpen der zu ver spritzenden Flüssigkeit aufweist und eine Pumpenkammer 33 zum Pumpen eines Lösungsmittels, wie nachfolgend beschrieben wird.

Fig. 3A zeigt die Zeitablauffolgen für den Betrieb der Ven tile 14 und 34, der Dosierventile 20 und 40 und der Pumpe 30. Beispielsweise ist das Regulierventil 34 zunächst an einem Zeitpunkt T₁ geschlossen, wodurch der Einlaß zum Dosierventil 40 blockiert ist. Das Regulierventil 14 ist ebenfalls anfäng lich geschlossen. Die Membranpumpe 30 befindet sich anfäng lich am Zeitpunkt T₁ in einem Kompressionshub in der Pumpen kammer 32.

Am Zeitpunkt T₁ sind die Einlaßventile 14 und 34 im "Aus"-Zu stand und die beiden Dosierventile 20 und 40 sind "Geschlossen", d. h. in ihrer vordersten Position und im we sentlichen flüssigkeitsleer. Die Membranpumpe ist nahe dem Ende eines Kompressionshubes in der Kammer 32. Am Zeitpunkt T₂ beginnt sich das Einlaßventil 14 zu öffnen, um Flüssigkeit in das Dosierventil 20 einzulassen, das sich in seine offenen Position zurückzuziehen beginnt. Am Zeitpunkt T₃ befindet sich das Dosierventil 20 in seiner vollständig offenen Posi tion und erhält weiterhin Flüssigkeit durch das Einlaßventil 14 und die Membranpumpe 30 beginnt einen Saughub in der Kam mer 32, der bis zum Zeitpunkt T₈ anhält. Am Zeitpunkt T₅ be ginnt sich das Dosierventil 20 vorwärts auf eine geschlosse nen Position zu zu bewegen, wodurch es Flüssigkeit in die Kammer 32 der Membranpumpe 30 in Unterstützung des Saughubes der Membranpumpe 30 schiebt. Am Zeitpunkt T₅ wurde das Ein laßventil 14 geschlossen, um zu verhindern, daß die Flüssig keit im Dosierventil 20 zurück durch den Einlaß ausgestoßen wird.

Am Zeitpunkt T₆ hat das Dosierventil 20 seine vorderste Posi tion erreicht und die Membranpumpe 30 erreicht den maximalen Saughub hinsichtlich der Kammer 32. Am Zeitpunkt T₇ öffnet sich das Einlaßventil 34, um einen Einlaß in das Dosierventil 40 zu schaffen, und das Ventil 40 beginnt sich in eine offene Position zu bewegen, um das Einströmen von Flüssigkeit in das Dosierventil über das Ventil 34 zu erlauben. Am Zeitpunkt T₈ ist das Dosierventil 40 vollständig geöffnet und erhält weiterhin Flüssigkeit durch das Einlaßventil 34, und die Mem branpumpe 30 beginnt einen Kompressionshub, um die Flüssig keit über das Ventil 34 in das Dosierventil 40 zu bewegen. Der Kompressionshub wird bis über den Zeitpunkt T₁₀ fortge führt, während das Dosierventil 40 sich an einem Zeitpunkt T₁₁ in eine geschlossene Position bewegt. Der Arbeitstakt wiederholt sich anschließend in aufeinanderfolgenden Wieder holungssequenzen, wobei zwischen dem Flüssigkeitsvolumen in dem Dosierventil 20 gegenüber dem Flüssigkeitsvolumen in dem Dosierventil 40 durch die selektive Betätigung der Membran pumpe 30 die Isolierung aufrechterhalten wird.

Fig. 3B zeigt eine detaillierte Darstellung der Ausführungs form aus Fig. 2. Das Dosierventil 20 ist mechanisch mit einem Pneumatikmotor 21 verbunden und das Dosierventil 40 ist me chanisch mit einem Pneumatikmotor 41 verbunden. Die Pneuma tikmotoren 21 und 41 sind zur Betätigung mit einer Druckluft quelle 16 über ein Ventil 36 verbunden, das in der Membran pumpe 30 angeordnet ist. Das Ventil 36 ist ein pneumatisches Umschaltventil, das mechanisch mit Membranen 31 und 35 ver bunden ist, um Druckluft in die eine oder die andere Membran kammer 36 oder 37 umzuschalten. Der Betrieb der Membranpumpe 30 und ihres Umschaltventils 36 ist in der ebenfalls anhängi gen US-Anmeldung Serienr. 08/095,092, eingereicht am 20. Juli 1993, die dem Erwerber der vorliegenden Erfindung gehört, be schrieben. Der Pneumatikmotor 21 ist mit einem Auslaß des Um schaltventils 36 verbunden, womit er mit der Druckluftkammer der Membran 30 mit der Bewegung der Membran 31 verbunden in Reihe geschaltet ist. Der Pneumatikmotor 41 ist mit dem zwei ten Auslaß des Umschaltventils 36 verbunden und in Reihe mit der Luftkammer der Membranpumpe 30 in Verbindung mit der Be wegung der Membran 35 geschaltet. Die in vorstehend genannter Patentanmeldung beschriebene Membranpumpe kann ohne weiteres abgeändert werden, um diese Veränderungen zu erreichen, indem nur die Luftkanäle des Umschaltventiles mit dem jeweiligen Pneumatikmotor verbunden werden und Luftkanäle von den Pneu matikmotoren zurück zu den Membranluftkammern hinzugefügt werden. Daher treibt Druckluft aus dem Umschaltventil 36 zunächst den Pneumatikmotor 21 und anschließend die Membran 31 an. Entsprechend treibt Druckluft aus dem Umschaltventil 36 zunächst den Pneumatikmotor 41 und anschließend die Membran 35 an. Diese Reihenpneumatikverbindungen schaffen die Zeitabfolgebeziehungen, die in Fig. 3A dargestellt sind, in Verbindung mit dem Dosierventil 20, der Membranpumpe 30 und dem Dosierventil 40.

Fig. 3B zeigt ferner Verbindungen zwischen den Dosierventilen 20 und 40 und der Membranpumpe 30, insbesondere der Pumpen kammer 32. Ein Einlaßventil 22 läßt Flüssigkeit vom Dosier ventil 20 in die Pumpenkammer 32 ein und verhindert den Rück fluß der Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 32 zurück in das Dosierventil 20. Ein Auslaßventil 23 läßt Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 32 in das Dosierventil 40 (über das Einlaßventil 34) fließen, während der Rückfluß von Flüssigkeit zurück in die Pumpenkammer 32 verhindert wird. Entsprechend läßt ein Einlaßventil 24 Flüssigkeit in die Pumpenkammer 33 über eine Einlaßleitung 26 ein und ein Auslaßventil 25 erlaubt den Flüssigkeitsfluß aus der Pumpenkammer 33 zu einer Auslaßlei tung 27. Die Einlaßleitung 26 ist vorzugsweise mit einem Lö sungsmittelvorratsbehälter verbunden, der weiter unten be schrieben wird, und die Auslaßleitung 27 ist vorzugsweise mit den jeweiligen Dosierventilen verbunden, wie im folgenden be schrieben wird.

Fig. 4A zeigt eine weitere Darstellung des Dosierventils 20. Das Dosierventil 4.0 ist identisch aufgebaut. In der in Fig. 4A dargestellten Position befindet sich das Dosierventil 20 in seiner vollständig geöffneten Position, d. h. der am Zeit punkt T₃ bis T₅ auftretenden Position. Das Dosierventil 20 hat einen Kolben 72, der mechanisch mit dem Pneumatikmotor 21 verbunden ist. In der Ansicht in Fig. 4A beginnt der Kolben 72 gerade seine Vorwärtsbewegung innerhalb eines Gehäuses 74, um so die zuvor in einer Kammer 75 gesammelte Flüssigkeit auszustoßen zu beginnen. Das Regulierventil 14 bleibt während dieses Übergangszustands offen, beginnt sich jedoch am Zeit punkt T₄ zu schließen. Mit der Bewegung des Kolbens 72 nach links stößt er die in der Kammer 75 zurückgehaltene Flüssig keit durch das Rückschlagventil 22 aus, bis er am Zeitpunkt T₆ seine am weitesten links befindliche Position erreicht, wie in Fig. 4B dargestellt. Der Kolben 72 und das Ventil 14 verbleiben in der in Fig. 4B dargestellten Position bis zu dem Zeitpunkt T₁₂, wenn der Arbeitstakt sich wiederholt.

Fig. 4A und 4B zeigen ferner bestimmte Kanäle innerhalb des Kolbens 72 zur Zirkulation eines nicht leitenden Lösungsmit tels. Beispielsweise kann das nichtleitende Lösungsmittel in einen Kanal 80 eingespritzt werden, der in Längsrichtung in nerhalb des Kolbens 72 zu Auslaßkanälen 82 und 84 verläuft. Das Lösungsmittel tritt dann um die Innenwände des Gehäuses 74 aus und wird über Kanäle 86 und 88 zu einem Auslaßkanal 90 zurückgeleitet. O-Ringe 81, 83, 85, 87 verhindern, daß das nichtleitende Lösungsmittel über den in den Zeichnungen dar gestellten begrenzten Bereich hinaus austritt. Mit der Bewe gung des Kolbens 72 nach links bewegt sich der begrenzte Be reich des Lösungsmittels ebenfalls nach links, um die Innen wände des Gehäuses 74 in wirksamer Weise zu reinigen und da durch jede Spur von leitenden Flüssigkeitsresten, die an den Wänden anhaftet, zu entfernen. Wenn daher der Kolben 72 seine linke Position erreicht, wie in Fig. 4B dargestellt, wurden die Innenwände des Gehäuses 74 vollständig von jedem Rest leitender Flüssigkeit aus der Kammer 75 gespült. Als ein Er gebnis dieser Reinigungsfunktion wird zwischen dem Regulier ventil 14 und dem Rückschlagventil 22 elektrische Isolierung aufrechterhalten.

Fig. 5A und 5B zeigen eine alternative Darstellung einer Do sierpumpe 20A, die in dem System verwendet werden könnte, und Fig. 5C zeigt ein Zeitablaufdiagramm für den Betrieb des Sy stems. Die Dosierpumpe 20A hat ein Paar von wechselwirkenden Kolben 52, 54, wobei der Kolben 52 eine Verbindungsstange 53 aufweist, die verschieblich innerhalb des Kolbens 54 aufge nommen ist. Der Kolben 54 ist an einer Verbindungsstange 55 befestigt, die mit dem Pneumatikmotor 21 (siehe Fig. 3B) wirkverbunden ist. Während des Überganges in eine vollständig offene Position werden die Kolben 52 und 54, ansprechend auf die an die Verbindungsstange 55 angelegte mechanische Kraft, nach links bewegt (Zeitpunkte T₉-T₁₁). Der Kolben 52 erreicht am Zeitpunkt T₁₀ eine Anhalteposition, wie in Fig. 5A und 5C dargestellt, während der Kolben 54 seine Bewegung nach links bis zum Zeitpunkt T₁₁ fortsetzt, wodurch der Abstand zwischen den Kolben 52 und 54 vergrößert wird. Flüssigkeit wird über ein Regulierventil 14a in den zwischen den beiden Kolben 52, 54 geschaffenen Raum während der Zeitpunkte T₁₁-T₁₃ einge spritzt. Wenn der Kolben 54 den Endpunkt seines Hubes er reicht (Zeitpunkt T₁₁), kehrt der Pneumatikmotor 21 die An triebsrichtung an der Verbindungsstange 55 um und die gesamte Einheit beginnt am Zeitpunkt T₅ die Bewegung nach rechts. Fig. 5B zeigt eine rechte Position bei der Vollendung des Do sierpumpenhubes. Der Kolben 52 wird nach rechts geschoben, bis er auf die Zylinderwand 55 trifft (Zeitpunkt T₆), wodurch er angehalten wird. Der Kolben 54 setzt seine Bewegung nach rechts fort, wobei die zwischen den Kolben 52 und 54 einge schlossene Flüssigkeit durch das Rückschlagventil in die Kam mer 48 und anschließend nach außen durch den Auslaß 49 ge drängt wird.

Die Kanäle 28, 29 innerhalb der Verbindungsstange 55 bieten einen Strömungsweg für die Zirkulation von nichtleitendem Lö sungsmittel während des Betriebes der Dosierpumpe 20A. Eine Lösungsmittelleitung 27 empfängt während der Zeitpunkte T₅ bis T₇ Lösungsmittel über ein Auslaßrückschlagventil 57 von einer Lösungsmittelkammer 56, die zwischen dem Kolben 52 und der Zylinderwand 45 ausgebildet ist, und dieses Lösungsmittel wird durch den Kanal 29 zu dem Bereich zwischen O-Ringen 62, 63 zirkuliert. Das Lösungsmittel wird über den Kanal 28 nach außen zur Lösungsmittelleitung 26 zirkuliert, die einen Rück laufkanal zur Lösungsmittelkammer 56 über ein Einlaßrück schlagventil 58 zu den Zeitpunkten T₉-T₁₁ bildet.

Die Leitungen 26 und 27 sind jeweils wie in Fig. 5A und 5B dargestellt angeschlossen und daher hat der Lösungsmittel strom den Effekt, Restmaterial von den Innenwänden der Do sierpumpe 20A zu reinigen und den Rest durch einen nicht dar gestellten Lösungsmittelspeicherbehälter zu zirkulieren. Dies bewirkt das Spülen von leitendem Restmaterial von den inneren Zylinderwänden, während der Kolben 54 sich auf eine geschlos sene Position zu bewegt, um so jeglichen Leitungsweg zu eli minieren, der andernfalls entlang den inneren Zylinderwänden vorhanden sein könnte. Die O-Ringe 62 und 63 begrenzen den Lösungsmittelstromweg auf den Bereich der Innenwandfläche des Dosierventiles 20A, der zwischen den beiden O-Ringen vorhan den ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform mehrerer Dosierven tile zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform verwendet drei Dosierventile 101, 111 und 121, wobei alle drei Dosierventile einen identischen Aufbau aufweisen. Bei dieser Ausführungsform werden ferner drei Re gulierventile 102, 112 und 122 verwendet. Alle Regulierven tile haben einen identischen Aufbau und sind vorzugsweise in einem einzelnen nichtleitenden Gehäuse angeordnet. Die Be schreibung der Dosierventile erfolgt unter Bezug auf Dosier ventil 101 und die Beschreibung der Regulierventile unter Be zug auf Regulierventil 102. Das Dosierventil 101 umfaßt einen Kolben 103, der innerhalb eines Zylinders 104 beweglich ist. Der Kolben 103 ist über einen Schaft 106 an einem Kolben 105 befestigt. Der Kolben 105 hat eine erweiterte ringförmige Nut 107, die um seinen Umfang angeordnet ist, und die Nut 107 ist vorzugsweise mit einer nichtleitenden Substanz, wie z. B. Pa raffin, Wachs oder ähnlichem gefüllt, die bei Raumtemperatur in fester Form vorliegt und erwärmt werden kann, um sich in eine flüssige Form mittlerer Viskosität zu verändern. Die Verwendung eines nichtleitenden Lösungsmittels oder einer nichtleitenden Flüssigkeit kann bei dieser Ausführungsform ebenfalls bevorzugt sein. Eine Heizung 110 ist nahe am Ge häuse 109 angeordnet, innerhalb dessen der Kolben 105 ver schieblich bewegbar ist. Ein Paar von O-Ringen 108 schließt das Material in der Nut 107 gegen das Entweichen nach außer halb der Nut 107 abdichtend ein. Luftleitungen 130 und 131 sind jeweils mit dem Zylinder 104 beiderseits des Kolbens 103 verbunden. Eine Flüssigkeitsleitung 132 ist mit dem Inneren des Gehäuses 109 verbunden und führt zur Flüssigkeitseinlaß öffnung des Dosierventils 111. Eine zweite Flüssigkeitslei tung 133 ist ebenfalls mit dem Inneren des Gehäuses 109 ver bunden, und ein Ventilschieber 134 geht vom Regulierventil 102 aus, um den Fließweg durch die Flüssigkeitsleitung 133 entweder zu blockieren oder zu öffnen.

Das Regulierventil 102 hat einen internen Kolben 136, der mit dem Ventilschieber 134 verbunden ist, wobei der Kolben 136 innerhalb des Gehäuses 135 des Regulierventils 102 ver schieblich bewegbar ist. Eine Luftleitung 137 ist mit dem Inneren des Gehäuses 135 verbunden und eine zweite Luftlei tung 138 ist ebenfalls mit dem Inneren des Gehäuses 135 ver bunden, wobei die beiden Luftleitungen an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 136 angeschlossen sind. Im Betrieb kann Druckluft in die Leitung 130 eingelassen und aus der Leitung 131 abgezogen werden, wie durch Pfeile in Fig. 6 dargestellt, um den Kolben 103 nach unten zu bewegen, bis er die untere Innenwand des Zylinders 104 berührt. Die Richtung des Druck luftstromes durch die Leitungen 130 und 131 kann umgekehrt werden, um den Kolben 103 nach oben zu bewegen, bis er die obere Wand des Zylinders 104 berührt. Der Kolben 105 bewegt sich mit dem Kolben 103 übereinstimmend von einer unteren Po sition, in der die Flüssigkeitsleitung 133 in das Gehäuse 109 geöffnet ist, zu einer oberen Position, in der die Flüssig keit innerhalb des Gehäuses 109 durch die Flüssigkeitsleitung 132 nach außen gedrängt wird. In die Luftleitung 138 kann Druckluft eingelassen werden und nach außen aus der Leitung 137 zirkuliert werden, um den Kolben 136 nach links zu bewe gen, bis er an der Innenwand des Gehäuses 135 anschlägt. Dem gegenüber kann der Druckluftstrom durch die Kanäle 137 und 138 umgekehrt werden, um den Kolben 136 nach rechts zu bewe gen und dadurch ebenfalls den Ventilschieber 134 in eine blockierende Beziehung bezüglich der Flüssigkeitsleitung 133 zu bringen.

Der Betriebsablauf des Dosierventils 101 und des Regulierven tils 102 kann am besten aus Fig. 6 verstanden werden. Zunächst wird Druckluft in die Leitung 130 eingelassen, wo durch der Kolben 103 in seine niedrigste Position bewegt wird, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Anschließend wird Druck luft in die Leitung 138 eingelassen, wodurch der Kolben 136 nach links bewegt wird und der Ventilschieber 134 aus der Flüssigkeitsleitung 133 zurückgezogen wird. Daraufhin wird druckbeaufschlagte Flüssigkeit in das Gehäuse 109 über die Flüssigkeitsleitung 133 eingelassen, um das Innere des Gehäu ses zu füllen. Die druckbeaufschlagte Flüssigkeit kann ebenso die Leitung 132 über eine bestimmte Wegstrecke entlang der Leitung füllen. Das Regulierventil 112 wird anschließend ge öffnet (nach dem Zurückziehen des Kolbens des Dosierventils 111), um den Durchtritt der Flüssigkeit zwischen dem Dosier ventil 101 und dem Dosierventil 111 zu erlauben. Das Regu lierventil 102 wird anschließend durch Einlassen von Druck luft in die Leitung 137 betätigt, wodurch die Leitung 133 durch den Ventilschieber 134 blockiert wird. Anschließend wird Druckluft an die Leitung 131 angelegt, um den Kolben 103 nach oben zu drängen, wodurch die gesamte Flüssigkeit aus dem Inneren des Gehäuses 109 nach außen durch die Leitung 132 ge drängt wird.

Die Heizung 110 kann aktiviert werden, um das Gehäuse 109 zu erwärmen und dadurch die materialgefüllte Nut 107 im Kolben 105 zu erwärmen. Dieses Material ist so ausgewählt, daß es einen Schmelzpunkt bei niedriger Temperatur hat und ferner elektrisch isolierend ist. Als Folge wischt das verflüssigte Material in der Nut 107 in wirksamer Weise über die Innen wandflächen des Gehäuses 109, um diese von jeglichen Resten der Flüssigkeit zu reinigen, die das Gehäuse 109 füllt. Die ser Wischvorgang unterbricht in wirksamer Weise jeden elek trischen Leitungsweg, der andernfalls zwischen den Leitungen 132 und 133 vorliegen könnte.

Der Betrieb der Dosierventile 111 und 121 ist im wesentlichen dem Betrieb des Dosierventils 101 gleich, wobei die jeweili gen Regulierventile den Eintritt von flüssigen Materialien in das Dosierventil verhindern, bis das Dosierventil zurückgezo gen und in einer Position zur Aufnahme der Flüssigkeit pla ziert wurde, worauf das vorangehende Dosierventil einen voll ständigen Hub ausführt, um so jegliches leitendes Restmate rial von den inneren Gehäusewänden zu reinigen. Daher wird das Dosierventil 111 geöffnet, um Flüssigkeit über die Lei tung 132 einzulassen, worauf der Kolben 105 und das Dosier ventil 101 sich nach oben bewegen und die Flüssigkeit in das Dosierventil 111 drängen. In der nächsten Sequenz wird das Dosierventil 121 zurückgezogen, um Flüssigkeit über seine Einlaßleitung zu empfangen, und das Regulierventil 122 er laubt den Eintritt dieser Flüssigkeit in das Dosierventil, aber erst dann bewegt sich der Kolben in dem Dosierventil 111 nach oben, um die Flüssigkeit in die Spritzeinrichtung zu fördern und um leitendes Restmaterial von den Innenwandflä chen des Dosierventiles abzuwischen. Die vorstehend beschrie bene Abfolge wird wiederholt, was zu einer isolierten Bewe gung von Flüssigkeit in die Reguliereinrichtung 123 und zu der Spritzeinrichtung 124 führt.

Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt sein, ohne von dem Gedanken oder wesentlichen Merkmalen derselben abzuweichen. Daher soll die vorliegende Ausführungsform in jeder Hinsicht als erläuternd und nicht einschränkend betrachtet werden, wobei vielmehr auf die bei gelegten Ansprüche als auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen wird, um den Umfang der Erfindung anzugeben.

Claims

1. Vorrichtung zum Fördern leitender Flüssigkeiten zu einer elektrostatischen Spritzeinrichtung zum Schaffen von elektri scher Isolierung der Flüssigkeitsquelle von der Spritzein richtung, umfassend:

(a) ein erstes Dosierventil (20) in Flüssigkeitsfließverbin dung mit der Flüssigkeitsquelle, wobei das erste Dosierventil (20) eine Auslaßöffnung aufweist;
(b) eine Flüssigkeitspumpe (30) mit einem in Fließverbindung mit der Auslaßöffnung des ersten Dosierventils (20) stehenden Einlaß und einem Auslaßrückschlagventil;
(c) ein zweites Dosierventil (40), das in Flüssigkeitsfließ verbindung mit dem Rückschlagventil des Pumpenauslasses steht, wobei das zweite Dosierventil (40) eine Auslaßöffnung aufweist;
(d) eine elektrostatische Spritzeinrichtung (60), die in Fließverbindung mit der Auslaßöffnung des zweiten Dosierven tils (40) steht; und
(e) Steuereinrichtungen zum aufeinanderfolgenden Füllen des ersten Dosierventils (20) mit einem vorbestimmten Volumen der Flüssigkeit und zum Transportieren des vorbestimmten Volumens zu der Pumpe (30), dem zweiten Dosierventil (40) und der Spritzeinrichtung (60), so daß das vorbestimmte Volumen nicht gleichzeitig mit dem ersten und dem zweiten Dosierventil (20, 40) Kontakt hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitspumpe (30) weiter eine Membranpumpe umfaßt, die mit einer Druck luftquelle verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Membranpumpe (30) weiter ein internes Luftventil umfaßt, das durch mechanische Verbindung mit einer Membran in der Pumpe (30) betätigbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung weiter ein Paar von Pneumatikmotoren (21, 41) umfaßt, die je weils über Luftkanäle mit dem Luftventil der Membranpumpe (30) verbunden sind, wobei die beiden Pneumatikmotoren (21, 41) jeweils mechanisch mit dem ersten bzw. dem zweiten Do sierventil (20, 40) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Membranpumpe (30) zwei Membrankammern (37, 38) umfaßt, die jeweils zum Empfan gen von Druckluft von einem der Pneumatikmotoren (21, 41) an geschlossen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend Mittel zum Spülen des ersten und des zweiten Dosierventils (20, 40) mit nichtleitendem Lösungsmittel.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Flüssigkeitspumpe ferner eine Membranpumpe (30) mit zwei Pumpenkammern (32, 33) umfaßt, wobei eine erste Kammer in Fließverbindung mit den Dosierventilen (20, 40) und eine zweite Kammer in Fließver bindung mit den Einrichtungen zum Spülen der Dosierventile (20, 40) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Membranpumpe (30) weiter ein internes Luftventil umfaßt, das mechanisch mit den Membranen (31, 35) in der Membranpumpe (30) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung weiter ein Paar von Pneumatikmotoren (21, 41) umfaßt, die je weils mit dem internen Luftventil der Membranpumpe (30) ver bunden sind, wobei die beiden Pneumatikmotoren (21, 41) je weils mechanisch mit dem ersten bzw. dem zweiten Dosierventil (20, 40) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend Einrichtun gen zum jeweiligen Verbinden von Luftkanälen in den Pneuma tikmotoren (21, 41) mit der ersten bzw. der zweiten Pumpen kammer (32, 33).

11. Vorrichtung zum Fördern von leitenden Flüssigkeiten zu einer elektrostatischen Spritzeinrichtung, um die elektrische Isolierung einer Quelle leitender Flüssigkeit von der Spritz einrichtung zu schaffen, umfassend:

(a) eine erste Pumpe (101), die einen Einlaß aufweist, der mit der Quelle leitender Flüssigkeit verbunden ist, und die einen ersten Auslaß aufweist;
(b) eine zweite Pumpe (111), die einen mit dem ersten Auslaß verbundenen Einlaß aufweist, und die einen zweiten Auslaß aufweist;
(c) eine dritte Pumpe (121), die einen mit dem zweiten Auslaß verbundenen Einlaß aufweist und einen dritten Auslaß auf weist;
(d) wobei die erste, die zweite und die dritte Pumpe (101, 111, 121) jeweils einen innerhalb eines Zylinders (104) hin und her bewegbaren Kolben (105) aufweisen, der eine ringför mige Nut (107) aufweist, sowie eine nichtleitende Dichtung, die diese ringförmige Nut (107) füllt;
(e) ein erstes, ein zweites und ein drittes Regulierventil, das jeweils mit den Einlaßöffnungen der ersten, der zweiten und der dritten Pumpe (101, 111, 121) verbunden ist;
(f) eine mit dem dritten Auslaß verbundene Spritzeinrichtung (124); und
(g) Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Antreiben der er sten, der zweiten und der dritten Pumpe (101, 111, 121), um aufeinanderfolgend ein Volumen der leitenden Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle zur Spritzeinrichtung (124) zu bewe gen, umfassend Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Steuern des ersten, des zweiten und des dritten Regulierventiles (102, 112, 122).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die nichtleitende Dichtung weiter ein Material umfaßt, das über einen ersten Temperaturbereich eine feste Form und über einen zweiten Tem peraturbereich, der höher als der erste Bereich ist, eine flüssige Form hat.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die nichtleitende Dichtung weiter Paraffin umfaßt.

14. Verfahren zum Fördern von leitenden Flüssigkeiten zu ei ner elektrostatischen Spritzeinrichtung von einem Flüssig keitsvorratsbehälter, während zwischen der Spritzeinrichtung und dem Vorratsbehälter eine Spannungsisolierung geschaffen wird, umfassend die Schritte:

(a) Transportieren eines ersten vorbestimmten Flüssigkeitsvo lumens von dem Vorratsbehälter zu einer ersten Position, die nicht in leitendem Kontakt mit der Spritzeinrichtung steht;
(b) Isolieren der ersten Position gegen den leitenden Kontakt mit dem Vorratsbehälter;
(c) Transportieren des ersten vorbestimmten Volumens von der ersten Position zu einer zweiten Position, die in leitendem Kontakt mit der Spritzeinrichtung steht;
(d) Isolieren der zweiten Position gegen leitenden Kontakt mit der ersten Position;
(e) Transportieren eines weiteren vorbestimmten Flüssigkeits volumens vom Vorratsbehälter zur ersten Position; und
(f) Wiederholen der Schritte (b) bis (e) als Teile des konti nuierlichen Fördervorganges.