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GEBIET DER ERFINDUNG UND
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Pumpen
von Farbe, umfassend ein Pumpen-Gehäuse, das angepasst ist, Farbe
von einer Farbquelle aufzunehmen, eine Pump-Welle, um ein Pumpelement
anzutreiben, sich innerhalb des Gehäuses zu drehen, um Farbe hindurch
zu pumpen, wobei die Pump-Welle durch ein Zwischenwellenstück durch
eine Wand des Pumpen-Gehäuses
verbindbar mit einer Antriebswelle eines Motors ist, der sich außerhalb
des Pumpen-Gehäuses
befindet, wobei der Motor angeordnet ist, um die Pump-Welle anzutreiben
und damit das Pumpelement, als auch ein Dicht-Element, das angepasst
ist, Farbleckage aus dem Pumpen-Gehäuse entlang der Pump-Welle
entgegenzuwirken.
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„Farbe" soll hier breit
interpretiert werden und umfasst alle Arten von Farben, mit einem
Farbstoff, als auch entsprechend farbstofffreie Typen und mit beliebigen
Basen, beispielsweise auf Lösungsmittel-
oder Wasserbasis.
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Vorrichtungen
dieser Art werden beispielsweise verwendet, um Farbe zu einer Spraydüse zur Anwendung
von Farbe auf ein Objekt zu pumpen, bei welchem dieses Pumpen oft
in einer genau definierten Dosierung stattfindet. Um die Erfindung
exemplarisch darzustellen aber in keiner Weise zu beschränken, soll
erwähnt
werden, dass Pumpen dieser Art, vorzugsweise Zahnradpumpen, für dosierte
Farbzufuhr zu Spraydüsen
von Robotern für
Sprayanwendung von Farbe auf Fahrzeugkörper oder dergleichen verwendet
werden.
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Farben
weisen ganz besondere Eigenschaften auf, die an die Dicht-Elemente
einer Vorrichtung, die in der Einleitung definiert wurde, ganz besondere Anforderungen
stellen. Es ist sehr wichtig, dass dieses Dicht-Element eine gute
Dichtung erreicht, da Farbleckage sich verfestigen und einen Widerstand gegen
die Drehung der Wellen bilden kann oder sogar eine solche Bewegung
aufgrund des Zusammensteckens von Teilen, wenn die Pumpe sich nicht bewegt,
verhindert. Darüber
hinaus kann es schwierig und unangenehm sein, auf Farbleckage aus
dem Pumpen-Gehäuse
zu achten. Verschiedene Dicht-Elemente, die radial gegen die Pump-Welle dichten,
wurden für
diesen Typ von Pumpenvorrichtungen zum sehr dichten Schließen gegen
die Pumpwelle vorgeschlagen, aber diese Dicht-Elemente weisen, in
dem Maße,
wie es ihnen gelungen ist, einen ausreichenden Grad von Dichtung
zu erhalten, eine zu hohe Reibung gegen die Pump-Welle oder umgebende
Teile der Wand des Pumpen-Gehäuses auf, abhängig davon,
ob sie nicht-drehend sind oder sich mit der Pump-Welle drehen, was
zu unnötigen
Energieverlusten geführt
hat, wobei gleichzeitig das Dichtelement oder die Dichtung (washer)
eine kürzere
Lebensdauer erreicht. Die bereits bekannten Dicht-Elemente sind dann
nicht so beständig
und verschleißfest
(excerted to wear) wie gewünscht.
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Es
soll erwähnt
werden, dass derartige Dicht-Elemente üblicherweise durch Dichtbehälter (packing
boxes) oder Lippendichtungen gebildet werden, die gegen die Pumpwelle
in der Radialrichtung aufliegen. Diese haben eine vergleichsweise
hohe Reibung und auch eine zu große Leckage, verbunden mit einer
kurzen Lebensdauer. Darüber
hinaus verlangen die Dichtbehälter
Rückeinstellung.
Ein weiterer bereits bekannter Nachteil der Dicht-Elemente ist,
dass ihr Aufbau-Material nicht verhindert, dass Farbteilchen zwischen
die Dicht-Oberflächen, ohne
deren Verschlechterung, gelangen.
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Eine
Vorrichtung dieser Art ist durch US-A-433 5 888 bekannt, in welcher
ein stationärer Dichtring
gegen Oberflächen
eines Rotations-Dichtelements aufliegt, welches seinerseits radial
gegen die Pump-Achse durch einen O-Ring abgedichtet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung des in
der Einleitung vorgestellten Typs bereitzustellen, welche eine Dichtung
aufweist, in welcher die vorherstehend erwähnten Nachteile von bereits
bekannten Pumpvorrichtungen wesentlich verringert werden.
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Dieses
Ziel wird gemäß der Erfindung
durch Bereitstellen einer Vorrichtung gemäß dem angehängten Anspruch 1 erreicht.
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Durch
Ausführung
mindestens einer der Oberflächen,
die gegen einander aufliegen, und des Dicht-Elements aus einem keramischen
Material, kann eine geringe Reibung zwischen dem Dicht-Element und
den sich demgegenüber
bewegenden Teilen erreicht werden, so dass eine geringe Motorleistung
benötigt
wird. Ein zusätzlicher
Vorteil einer solchen Dichtung ist, dass das keramische Material Farbteilchen
davon abhalten kann, zwischen die Dichtoberflächen einzutreten, während sie
nicht auf irgendeine Weise zerstört
werden. In dem Fall, dass das Dicht-Element aus einem keramischen
Material besteht, wird es sich sehr beständig gegen Verschleiß erweisen
und erreicht so eine lange Lebensdauer und weiter werden keine Rückeinstellungen benötigt. Darüber hinaus
wird eine gewünschte
gute Dichtheit rund um die Pump-Welle erreicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung, bestehen das Dicht-Element und die -Oberflächen aus
einem keramischen Material. Das verstärkt die Vorteile der vorherstehend
erwähnten Erfindung.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, sind die Dicht-Oberflächen auf
einem Abschnitt der Pump-Welle angeordnet, der einen vergrößerten Querschnitt
aufweist und im Wesentlichen in die Richtung der Pump-Welle weg
von dem Pumpen-Gehäuse
gerichtet ist. Das keramische Dicht-Element kann auf diese Art bequem
angeordnet werden, während
es eine axiale Dichtwirkung ausführt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, umfasst die Vorrichtung Elemente, die angepasst sind,
um das Dicht-Element während
des Aufliegens unter Vorspannung gedrückt gegen die Dicht-Oberflächen zu
halten. Dank der Anordnung eines solchen Drück-Elements, welches gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ein Feder-Element sein kann, wird eine optimale Dicht-Funktion
erreicht.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, umfasst die Vorrichtung Elemente zum radialen Drücken unter
Vorspannung des Dicht-Elements gegen die Pump-Welle und gemäß einer weiteren Entwicklung
dieser Ausführungsform
ist das Element zum radialen Drücken
unter Vorspannung ein O-Ring, der vorgespannt ist durch Angeordnet
sein um das Dicht-Element, welches bezüglich einer Ruhelage gestreckt
ist. Die axiale Dichtung wird in dieser vorteilhaften Weise durch
eine radiale Dichtung, bezüglich
der Pumpwelle unter geringer Reibung, ergänzt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, weist die Pumpen-Gehäusewand
einen Raum auf, der sich in die Richtung der Pump-Welle von dem
Pumpen-Gehäuse zu der
Antriebswelle des Motors dem Dicht-Element nachgeschaltet erstreckt,
und wobei ein Element angepasst ist, ein Schmiermittel, wie Öl, dazu
zu bringen, in, durch und aus diesem Raum zum Abfluss zu fließen oder
um einen Bindungsvorgang von Farbe an gegenseitig beweglichen Teilen
der Pump-Welle und der Gehäuse-Wand
zu verhindern, die als eine Folge von Leckage von dem Pumpen-Gehäuse durch
das Dicht-Element in den Raum gelangt. Es kann hiermit verhindert
werden, dass Farbe verfestigt und gegenseitig bewegliche Teile aneinander
bindet und dadurch ein Abschalten verursacht, wobei zur selben Zeit,
wenn das Schmiermittel angewandt wird, der Verschleiß auf derartige
Teile verringert wird.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, ist die Vorrichtung für dosiertes Pumpen von Farbe
angepasst und insbesondere für
dosiertes Pumpen von Farbe zu einer Spraydüse für Sprayanwendung von Farbe
auf Objekte, was eine sehr vorteilhafte Anwendung der Vorrichtung
gemäß der Erfindung
ist.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, umfasst die Vorrichtung eine Zahnradpumpe, welche
die Art von Pumpe ist, die sich am vorteilhaftesten für genau
dosierte Zufuhr von Farbe für
Sprayanwendung herausgestellt hat, während sie Scherkräfte, die
auf die Farbe wirken, auf einem akzeptierbar niedrigen Niveau hält.
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Weitere
Vorteile wie auch vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung und den anderen abhängigen Ansprüchen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Bezugnehmend
auf die angehängte
Zeichnung, folgt nachstehend eine Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung, die als ein Beispiel erwähnt wird.
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In
der Zeichnung:
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ist 1 eine
sehr schematische, Teilschnittansicht einer Pump-Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, und
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2 ist
eine Teilschnitt-Detailansicht eines Teils der Vorrichtung, die
in 1 dargestellt ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Die
allgemeine Ausführung
einer Vorrichtung für
dosiertes Pumpen von Farbe ist schematisch in 1 dargestellt
und wobei diese Vorrichtung umfasst, ein Pumpen-Gehäuse 1,
das eine Pump-Gehäusewand 3 aufweist,
die einen inneren Raum 2 abgrenzt. Der innere Raum 2 weist
eine Einlassöffnung 4 durch
die Wand 3 für
Farbe auf, die zu einer Farbquelle 5 und einer Auslassöffnung 6 verbunden
ist, um Farbe aus dem Pumpen-Gehäuse
beispielsweise zu einer Spraydüse
(nicht dargestellt) zu pumpen. Ein Pump-Element 7 in der
Form eines Zahnrades ist innerhalb des inneren Raums 2 des
Pumpen-Gehäuses
angeordnet, kann gedreht werden und ist zu einer Pump-Welle 8 verbunden,
welche zu einer Antriebswelle 10 eines Motors 11 durch
ein Zwischenwellenstück 9 durch
die Pump-Gehäusewand 3 verbunden
ist, wobei der Motor angepasst ist, die Pump-Welle 8 anzutreiben
und dabei das Zahnrad 7 für dosiertes Pumpen von Farbe
von der Farbquelle 5 zu einer Spraydüse oder dergleichen, nachgeschaltet
der Auslassöffnung 6,
zu drehen. Die Beschreibung deckt soweit die herkömmliche
Technik von Zahnradpumpen für
dosierte Zufuhr von Farbe ab.
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Bezug
wird jetzt auch auf 2 genommen. Die Vorrichtung
weist auch ein Dicht-Element 12 aus einem keramischen Material
auf, welches angepasst ist, entgegenzuwirken, dass Farbe von dem
Pumpen-Gehäuse
entlang der Pump-Welle austritt und liegt deswegen dichtend, im
Wesentlichen axial, gegen Dicht-Oberflächen 13 der Pump-Welle
auf, die im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptachse der Welle sind,
wobei um diese Welle, in welcher die Dicht-Oberflächen auf einem Abschnitt 14 der Pump-Welle,
die einen vergrößerten Querschnitt
aufweist, angeordnet sind, und wobei sie im Wesentlichen in die
Richtung der Pump-Welle von dem Pumpen-Gehäuse weggerichtet sind.
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Darüber hinaus
ist ein herkömmlicher O-Ring 15 aus
Gummi angeordnet, um unter Vorspannung außen umlaufend und gegen das Dicht-Element 12 sich
abzustützen,
um dieses zum Aufliegen während
des radialen Dichtens gegen die Pump-Welle 8 zu drücken.
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Eine
Platte 16 aus rostfreiem Stahl ist rund um die Pump-Welle 8 angeordnet
und wirkt in die axiale Richtung gegen das Dicht-Element 12,
um es zum axial dichtenden Aufliegen gegen die Oberflächen 13 durch
ein Feder-Element 17 zu drücken, welches zwischen Stütz-Oberflächen 18 und
der Platte 16 wirkt, um so potentielle Energie durch Drücken der Platte
nach links zu liefern, wie in 2 ersichtlich ist.
Eine starke, konstante Kraft, in im Wesentlichen axialer Richtung
auf das Dicht-Element 12, wird durch die Anordnung des
Feder-Elements erreicht.
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Die
Pumpen-Gehäusewand 3 weist
auch einen Raum 19 auf, der sich in die Richtung der Pump-Welle
von dem Pumpen-Gehäuse
zu der Antriebs-Welle des Motors dem Dicht-Element 12 nachgeschaltet erstreckt,
welches zu dem Element 21 zum Bereitstellen eines Schmiermittels,
wie Öl,
durch einen Einlassöffnungskanal 20,
zu dem Raum 19 hindurch, und durch einen Auslassöffnungskanal 22 davon
heraus verbunden ist. Der Zweck des auf diese Weise bereitgestellten Öls ist,
Verschleiß zwischen stationären und
drehenden Teilen zu verringern und zu gewährleisten, dass Farbe, die
schließlich
das Dicht-Element 12 passiert oder bei deren Dicht-Oberflächen angesammelt
wird, verschiedene in Verbindung stehende Teile in einem Ruhezustand
der Pumpe nicht aneinander bindet.
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Die
Vorrichtung weist auch eine radiale Stangendichtung 23 auf,
die in die Richtung von dem Pumpen-Gehäuse zu der Welle 10 des
Motors, dem Raum 19 nachgeschaltet, angeordnet ist und
angepasst ist, zu gewährleisten,
dass Öl
in dem Raum 19 nicht weiter durch die Pumpen-Gehäusewand
zu der Antriebswelle des Motors herausgelangt. Darüber hinaus
ist die Antriebs-Welle des Motors in doppelaxialen Kugellagern 24 in
der Pumpen-Gehäusewand gelagert.
Die Welle 10 des Motors ist bei 25 zu der Pump-Welle
geschraubt.
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Die
Funktion der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
ergibt sich aus vorherstehender Diskussion, aber es soll hinzugefügt werden,
dass die keramische Dichtung 12 eine gute axiale Dichtung
gegen die Oberflächen 13 während gleichzeitigen
Erreichens geringer Reibung, wenn die Pump-Welle sich dreht, und
eine lange Lebensdauer der Dichtung ohne irgendwelchen Rückeinstellungsmaßnahmen
erzielt.
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Die
Erfindung ist selbstverständlich
in keinster Weise auf die vorherstehend beschriebene bevorzugte
Ausführungsform
beschränkt,
aber viele Möglichkeiten
für deren
Modifikationen werden für
den Fachmann offensichtlich sein, ohne von der Grundidee der Erfindung,
wie in den Ansprüchen
festgelegt, abzuweichen.
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Es
ist möglich,
dass die axialen Oberflächen der
Pump-Welle aus einem keramischen Material bestehen, beispielsweise
durch Kleben eines keramischen Rings auf die Pump-Welle, so dass die
Verschleiß-Oberflächen keramisch
gegen keramisch sein werden. Eine andere Möglichkeit besteht im Bilden
der axialen Oberflächen
durch einen keramischen Ring auf der Pump-Welle, wobei sie ein Dicht-Element
aus einem nicht-keramischen Material aufweisen. Der Ring auf der
Pump-Welle ist dann vorzugsweise zwischen den Abschnitten 14 der Pump-Welle
und dem Dicht-Element angeordnet.
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Es
wäre beispielsweise
möglich,
das keramische Dicht-Element an einer anderen Stelle entlang der
Welle anzuordnen, und dass die Oberflächen im Wesentlichen axial
gerichtet sind was anzeigt, dass deren Normale auch eine Komponente
in die Richtung senkrecht auf die besagte Welle haben könnte.
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Dass
der Motor außerhalb
des Pumpen-Gehäuses
angeordnet ist, bedeutet, dass er außerhalb der Gehäusewand
angeordnet ist, die den Pumpenraum begrenzt, er kann aber sehr wohl
auch in einem Raum angeordnet sein, der direkt zu dieser Gehäusewand
angrenzt und welcher vollständig
oder teilweise geschlossen ist und teilweise durch diese Wand festgelegt
ist.