Die Erfindung betrifft eine Pulverdosiereinrichtung zur Bereitstellung von Pulver,
insbesondere zur Pulverbeschichtung.
Aus EP 0 412 289 B1 ist eine elektrostatische Pulverbeschichtungseinrichtung
bekannt, bei welcher eine Injektorpumpe Beschichtungspulver mittels eines
Fördergases fördert und eine zusätzliche Dosiergasleitung von einer Druckluftquelle
an die Injektorpumpe angeschlossen ist. Mit der Dosiergasleitung, über welche
Dosiergas der Injektorpumpe zugeführt wird, soll eine Einstellung der Förderluftmenge
und der Dosierluftmenge auf optimale Werte erleichtert werden. Mit der
Einleitung von Dosiergas in die Injektorpumpe wird zwar die Steuerbarkeit einer
Injektorpumpe hinsichtlich der Zuführung einer gewünschten Menge an
insbesondere zur Beschichtung benötigten Pulvers verbessert, die Steuerbarkeit und
damit die Dosierbarkeit der Pulvermenge erreicht jedoch nicht die Genauigkeit von
herkömmlichen drehangetriebenen Dosierpumpen in Scheibenbauart.
Aus DE 4 242 225 A1 ist eine Pulverlackpumpe für die Erzeugung und Dosierung
eines unter Überdruck fließenden tribofähigen Pulvers bekannt. Bei der
beschriebenen Pulverlackpumpe ist die eigentliche Förderpumpe als Dosierpumpe in
Scheibenbauart ausgebildet. Dabei ist eine Dosierscheibe zwischen Seitenteilen
drehbar angeordnet. Die Dosierscheibe weist einen Einlaß, welchem ein Pulver-Luft-Gemisch
zugeführt wird, und einen Auslaß auf, von welchem das Pulver-Luft-Gemisch
einem Verbraucher, d.h. dem beschriebenen Beschichtungszweck zugeführt
wird. Der Austrag des Pulver-Luft-Gemisches aus dem Auslaß der Dosierpumpe
erfolgt dabei mittels Druckluft. Durch die Druckluft ist es möglich, daß sich Pulver
im Innern der Auslaßkammer und insbesondere an den Dichtstellen zwischen der
rotierenden Dosierscheibe und den feststehenden Seitenteilen anlagert. Das Anlagern
von Pulver an den beschriebenen Bereichen erhöht den Verschleiß der Dosierpumpe.
Zudem weist die Dosierpumpe ein erhöhtes Drehmoment auf, das zum Blockieren
der Dosierpumpe führen kann. Ebenso ist die Gefahr von Leckagen gegeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pulverdosiereinrichtung mit
einer an sich bekannten Dosierpumpe zu schaffen, welche eine insbesondere zur
Beschichtung erforderliche Pulvermenge genau dosiert, verschleißarm und
zuverlässig arbeitet und bei welcher ein Ablagern von Pulver insbesondere in deren
Dichtspalten im wesentlichen verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Pulverdosiereinrichtung mit den Merkmalen gemäß
Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
Demgemäß weist die Pulverdosiereinrichtung eine Dosierpumpe mit einer zwischen
Seitenplatten angeordneten Dosierscheibe auf, welche mit einer Welle verbunden ist,
an welcher ein Antrieb angeordnet ist, welcher die Dosierscheibe zwischen den
Seitenplatten dreht. In der Dosierscheibe sind Aufnahmeöffnungen bzw. -kammern
bzw. Dosierkammern vorhanden, in welche über einen Einläß ein Pulver-Luft-Gemisch
der Dosierpumpe zugeführt und durch Rotation der Dosierscheibe zu
einem Auslaß transportiert wird, aus welchem das in den Öffnungen bzw. Kammern
der Dosierscheibe befindliche Pulver bzw. Pulver-Luft-Gemisch ausgetragen wird.
Des weiteren weist die Pulverdosiereinrichtung eine Injektorpumpe auf. Der Auslaß
der Dosierpumpe ist über ein Saugrohr mit der Injektorpumpe verbunden. Durch
eine in der Injektorpumpe erzeugte, der Dosierpumpe über einen Sauganschluß
einströmende Unterdruckströmung wird das Pulver bzw. Pulver-Luft-Gemisch aus
dem Auslaß bzw. der Auslaßkammer der Dosierpumpe abgesaugt und einem
Verbraucher entsprechend zugeführt.
Durch die Kombination einer an sich bekannten Dosierpumpe in Scheibenbauart,
welche mit hoher Genauigkeit dosiert, welche jedoch aufgrund der Möglichkeit des
Anlagerns von Pulver in den Dichtspalten einem relativ hohen Verschleiß unterliegt,
mit einer Injektorpumpe, deren Fördermenge nur mit relativ geringer Genauigkeit
einstellbar ist und deren Reproduzierbarkeit der Fördermenge von zahlreichen
Faktoren wie Korngröße, Schüttdichte, Ausbildung des Fluidbettes in der
Pulverzuführeinrichtung usw. abhangig ist, ist es somit möglich, eine einfache,
reproduzierbare Einstellung der Fördermenge zu erreichen. Die wesentlichen
Einflußgrößen auf die Fördermenge sind dabei die Drehzahl der Dosierpumpe, die
Kammergröße und die Schüttdichte. Dadurch, daß das Pulver bzw. das Pulver-Luft-Gemisch
aus dem Auslaß bzw. der Auslaßkammer der Dosierpumpe zur
Applikationseinrichtung über die Unterdruckströmung abgesaugt wird, wird
verhindert, daß sich Pulver in den Dichtspalten zwischen der Dosierscheibe und den
die Dosierscheibe begrenzenden Seitenscheiben anlagen. Damit wird der Verschleiß
der Dosierpumpe erheblich reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist die Injektorpumpe ein
erstes Stellglied zur Steuerung der Unterdruckströmung auf. Mittels dieses ersten
Stellgliedes wird die Unterdruckströmung derart gesteuert, daß diese eine
Anlagerung von Pulver im Auslaß und/oder zwischen der Dosierscheibe und den
Seitenplatten verhindert. Die Größe der Unterdruckströmung, d.h. die in dem
Injektorsaugrohr herrschende Strömungsgeschwindigkeit hängt dabei unter anderem
von den geometrischen Abmessungen der Injektorpumpe und dem Saugluftstrom ab,
mittels welchem in dem Saugrohr des Injektors die Unterdruckströmung erzeugt
wird.
Vorzugsweise ist des weiteren eine Steuereinrichtung vorgesehen, mittels welcher
die Injektorpumpe druckgeregelt in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Dosierpumpe steuerbar ist. Dies hat den Vorteil, daß Dosierpumpe und
Injektorpumpe optimal im Hinblick auf Fördermenge, Genauigkeit, verschleißarmen
und zuverlässigen Betrieb optimal aufeinander abstimmbar sind.
Gemaß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist bei der Pulverdosiereinrichtung das
erste Stellglied stromauf von dem Sauganschluß der Dosierpumpe angeordnet.
Mittels diesem ersten Stellglied wird strömungsunterstützend ein gesteuerter
Luftstrom in den Sauganschluß von einer Druckluftquelle eingeleitet
Vorzugsweise ist zur Unterstützung der Förderwirkung der Injektorpumpe stromab
von der Injektorpumpe ein zweites Stellglied vorgesehen, mittels welchem ein
zusätzlicher Luftstrom steuerbar einleitbar ist. Mittels des zusätzlichen Luftstromes
wird der Saugluftstrom der Injektorpumpe und damit die Unterdruckströmung
bezüglich der Strömungsgeschwindigkeit zielgerichtet beeinflußt.
Vorzugsweise ist ein drittes Stellglied zur Steuerung des der Injektorpumpe
zugeführten Luftstromes vorgesehen. Durch das Vorsehen der jeweiligen Stellglieder
ist es somit möglich, die Strömungsverhältnisse und damit den Betrieb der
Dosierpumpe sowie die ausgetragene Pulvermenge gezielt und optimal auf die
jeweiligen Einsatzfälle abzustimmen und einzustellen.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pulverdosiereinrichtung sind
das erste, das zweite und das dritte Stellglied mittels der Steuereinrichtung steuerbar.
Vorzugsweise wird das Pulver-Luft-Gemisch in einem Fluidbett in einem Behälter
einer mit dem Einlaß der Dosierpumpe verbundenen Pulverdosiereinrichtung
erzeugt. Vorzugsweise wird das Fluidbett auch längs eines Einlaufkanals
aufrechterhalten, welcher den Behälter mit dem Einlaß der Dosierpumpe verbindet.
Damit wird eine gleichmäßige Befüllung der Dosierpumpe gewährleistet. Die
Zuführeinrichtung besteht aus einem Behälter und einem Einlaufkanal. Der Behälter
sowie der Einlaufkanal weisen ein Fluidbett auf, bei welchem ein Luftstrom in das in
dem Behälter befindliche Pulver einströmt und das Pulver somit in ein Pulver-Luft-Gemisch
überführt. Dieses Pulver-Luft-Gemisch ist erforderlich, damit das Pulver
gleichmäßig fließen kann.
Gemäß noch einer Weiterbildung weisen zumindest die Seitenplatten der
Dosierpumpe von Kühlmittel durchströmte Hohlräume auf. Damit wird gewährleistet,
daß innerhalb der Pumpe das Pulver nicht überhitzt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden
nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Pulverdosiereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
- Fig. 2
- eine erfindungsgemäße Pulverdosiereinrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- Fig. 3
- ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pulverdosiereinrichtung.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Eine
Dosierpumpe 1, welche eine zwischen Seitenplatten 2, 3 angeordnete Dosierscheibe
4 aufweist, welche mittels einer Pumpenwelle 18 von einem nicht gezeigten Antrieb
drehangetrieben ist, weist einen Einlaß 6 und einen Auslaß 7 auf. In der
Dosierscheibe 4 sind Dosierbohrungen bzw. Dosierkammern umfangsmäßig verteilt
angeordnet. Der Einlaß 6 und der Auslaß 7 sind radial von der Drehachse der
Pumpenwelle 18 zu den Dosierkammern beabstandet. Der Einlaß 6 ist mit einer
Pulverzufuhreinrichtung 13 verbunden. Die Pulverzuführeinrichtung 13 besteht im
wesentlichen aus einem Einlaufkanal 19, welcher an dem Einlaß 6 der Dosierpumpe
1 angeschlossen ist, einem Behälter 20 und einem darin angeordneten Fluidbett bzw.
Wirbelbett 12. In dem Behälter 20 ist Pulver enthalten, in welches Luft eingeblasen
wird, so daß in dem Behälter 20 das Fluidbett 12 erzeugt wird. In gleicher Weise
wird Luft in den Einlaufkanal 19 eingeblasen, so daß auch dort ein Fluidbett
vorhanden ist. Dadurch entsteht ein Pulver-Luft-Gemisch, welches aus dem Behälter
20 über den Einlaufkanal 19 und den Einlaß 6 den Dosierkammern 21 der Dosierscheibe
4 zugeführt wird. Durch die Rotation der Dosierscheibe 4 werden die mit
Pulver bzw. Pulver-Luft-Gemisch zumindest zum Teil gefüllten Dosierkammern 21
auf die Auslaßseite der Dosierpumpe 1 gefördert.
In einem radialen Abstand wie die Dosierbohrung 21 bezüglich der Drehachse der
Pumpenwelle 18 ist in der Seitenplatte 2 ein Sauganschluß und in der Seitenplatte 3
der Auslaß 7 bzw. eine entsprechende Auslaßkammer angeordnet, welche über das
Injektorsaugrohr 8 mit der Injektorpumpe 5 verbunden sind. Durch das Zuführen
von einem Förderluftstrom zu der Injektorpumpe 5, welcher mittels des Stellgliedes
15 steuerbar ist, wird in dem Injektorsaugrohr durch die Wirkung der Injektorpumpe
5 eine Unterdruckströmung 10 erzeugt. Durch diese Unterdruckströmung 10 wird
über den Sauganschluß 9 Luft angesaugt, und mittels dieser angesaugten Luft wird
das in der mit dem Sauganschluß 9 und dem Auslaß 7 jeweiligen
zusammenfallenden Dosierkammer 21 das darin befindliche Pulver-Luft-Gemisch
ausgetragen und der Injektorpumpe 5 über das Injektorsaugrohr durch die Unterdruckströmung
10 zugeführt. Von der Injektorpumpe 5 gelangt das Pulver bzw.
Pulver-Luft-Gemisch zu dem Verbraucher in der gewünschten Menge.
Durch das Erzeugen der Unterdruckströmung 10 mittels der Injektorpumpe 5 auf der
Auslaßseite der Dosierpumpe 1 wird erreicht, daß sich im wesentlichen kein Pulver
an den Dichtstellen zwischen der Dosierscheibe 4 und der Seitenplatte 2 und der
Seitenplatte 3 anlagern kann. Dadurch wird der Verschleiß der Dosierpumpe 1
erheblich herabgesetzt. Mit der Verbindung der Injektorpumpe 5 mit der
Dosierpumpe 1 in Scheibenbauart werden die Vorteile beider Systeme vereinigt und
ein zuverlässiges, reproduzierbares und genau arbeitendes Pulverdosiersystem
geschaffen.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der
prinzipielle Aufbau und die prinzipielle Funktion der dargestellten erfindungsgemäßen
Pulverdosiereinrichtung gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel
entspricht dem in Fig. 1 beschriebenen. Der Unterschied zu dem in Fig. 1
beschriebenen besteht darin, daß ein erstes Stellglied zur Steuerung des
Saugluftstromes am Sauganschluß 9 vorgesehen ist. Mit diesem ersten Stellglied
wird direkt der Saugluftstrom und damit die Unterdruckluftströmung 10 im
Injektorsaugrohr 8 gezielt auf die gewünschten Gegebenheiten der jeweiligen
Anwendung gesteuert.
Darüber hinaus ist stromab von der Injektorpumpe 5 ein zweites Stellglied 14 vorgesehen,
mittels welchem ein zusätzlicher Saugluftstrom gesteuert in die
Förderleitung einführbar ist. Damit kann die Förderleistung der Injektorpumpe 5
ebenfalls gezielt beeinflußt werden.
Darüber hinaus ist stromab von der Injektorpumpe 5 ein drittes Stellglied
vorgesehen, welches der Steuerung des Förderluftstromes zu der Injektorpumpe 5
dient. Über die Größe des Förderluftstromes wird die Saugfähigkeit der
Injektorpumpe und damit die Unterdruckströmung 10 und damit der Austrag von
Pulver bzw. Pulver-Luft-Gemisch aus dem Auslaß 7 der Dosierpumpe 1 gezielt
gesteuert.
In den Seitenscheiben 2 und 3 sind jeweils entsprechende Hohlräume 17 vorgesehen,
welche von Kühlmittel durchströmt sind, um zu verhindern, daß das Pulver bzw. das
Pulver-Luft-Gemisch in der Dosierpumpe 1 überhitzt wird.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, dessen
Funktion den in den Fig. 1 und 2 beschriebenen im wesentlichen entspricht. Der
Unterschied zu dem in Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht darin, daß
zusätzlich eine Steuereinrichtung 16 vorgesehen ist, welche elektronisch den Antrieb
22 der Dosierpumpe 1 und das zweite Stellglied für den zusätzlichen Saugluftstrom
sowie das dritte Stellglied zur Steuerung des Förderluftstromes in der Weise steuert,
daß der Druck des Injektors in Abhängigkeit von der Drehzahl der Dosierpumpe
gesteuert wird.