JP6929358B2 - 高密度粉体ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、高密度粉体移送用ポンプに関する。本発明によるポンプは、高密度粉体移送用のシステムで使用するために設計されており、従って、本発明の他の対象は、本発明によるポンプを備える粉体移送システムである。

従来のベンチュリーポンプ又は高密度システムによる粉体移送の分野において、例えば、工業用塗装工場に限らず、特別な専用ポンプは、塗装ガンに粉体を供給するだけでなく、塗装チャンバから所謂「余剰スプレー（ｏｖｅｒｓｐｒａｙ）」粉体を回収して再循環させることを可能にする。

用語「余剰スプレー」は、所定量の粉体を移送するために使用される加圧ガス（空気）の余剰量を示すことが意図される。

使用されるガス（空気）の高い割合は、結果として得られる送出流が主としてガス（空気）自体で構成されることになるので、実質的に粉体自体の速度を増加させる。
粉体コーティングの特定の事例において、吹き付けステップでは、静電気的に帯電した場合でも、粉体は、塗装される部品上で跳ね返る傾向にあり、悪いことには部品自体を通り越して進む。このことは、多数のガンの使用につながり、もしくは結果として生産コストの上昇を伴う低い生産速度をもたらす。

つまり、余剰スプレーは、コーティング処理に何ら恩恵をもたらさない。実際に、これは、廃棄する必要がある物量が増え、フィルタの負担が増え、キャビンを汚し、大気中への放出レベルが増えるので負担になり、その低減だけが救いになり得る。

吹き付け塗装において、「余剰スプレー」粉体の回収及び再利用の可能性は、最大の問題のうちの１つであり、その重要性は、法律が粉体の大気中への放出に対する厳しい規制及び廃棄物処理の管理を課すると見なされる場合により明確になる。
吹き付け塗装プロセスにおいて、３０から７０％の有意な割合の粉体コーティングは過剰であり、放出限界の範囲に含まれるようにするため、一般には塗装室に隣接している適切な粉体回収タンクの中に余剰粉体を送ることで、余剰スプレーを削減する必要がある。

従って、本発明が類別される高密度ポンプは、塗装生成物つまり粉体を供給タンクから粉体を吸引することによって塗装ガンに供給するために、及び塗装室に隣接した余剰粉体回収タンクからガンへの粉体の供給タンクに粉体を移送するために使用される。

簡素化のために、以下では表現「高密度粉体移送用ポンプ」を用いて本発明が対象とするポンプを説明するが、これによって決してその使用が粉体移送作業だけに限定されること意図しておらず、代わりに、その使用は塗装ガンに供給することを含む。

現在のところ、従来技術として高密度粉体移送用ポンプが知られており、このポンプは、粉体を処理するために２つのタンクを使用し、これは２サイクルの連続サイクルで作動するが、第１のタンクが粉体を充填する間に、第２のタンクは排出ステップにある。その後、２つのタンクの動作は逆になり、第１のタンクが粉体を排出する間に第２のタンクは粉体を充填する。

従って、２つのタンクの充填／排出動作は、ポンプの製造業者が予め設定した時間に応じて連続サイクル中に逆になる。
用語「高密度粉体移送用ポンプ」を用いる場合、乾燥粉体を移送するものであって、ベンチュリーポンプに従来必要とされる目下のガス−粉体の割合を逆にして、最小量のガスを使用して最大量の濃密相の粉体を移送するようになったポンプを説明する。

高流量の粉体を処理する必要があり、従って、ポンプのタンクを大量の粉体で満たす必要がある場合、ポンプが２つのタンクを連動させる２つのサイクルを予見する公知の解決方法は、余剰の粉体充填と排除時間を伴い、パルス式の不連続な送出になる。

（充填）タンクから粉体を排出するのに必要な時間は、他の（排出）タンクに粉体を充填するのに必要な時間と同じである。サイクルは連続するが、粉体は移送管の中に詰められた状態になり、実際には、加圧空気で押されて大量の粉体が送出されて、不連続の送出がもたらされ、ここでは、サイクルの２つの連続するステップにおいてポンプによって排出される２つの粉体量は、空気の存在によって分離され、実質的にパルス送出が生じる。

従来技術で知られている高密度粉体移送用ポンプの他の問題点は、ポンプ自体の清浄システムによって代表される。
実際に、この分野において、粉体の交換時に、すなわち、例えば異なる色での塗装に迅速に移るために粉体を交換する必要がある場合に、ポンプの十分かつ完全な清浄を行うニーズがある。

粉体の交換が行われた場合、その時点で使用された粉体の何らかの可能性のある残留をなくすようにポンプを清浄化する必要がある。
従来技術で知られているポンプは、２つの可能性のある清浄方法を予見する。

第１の方法では、専用回路を用いて外部からポンプの各タンクに加圧空気を導入する。
しかしながら、このシステムは、空気流が支配的な軸方向でポンプのタンクに導入されるので清浄用空気流がポンプのタンクの内壁に効果的に衝突するのを保証せず、空気流が接線方向だけでタンク内壁に接触するというというリスクを伴い、非常に限定された清浄効率をもたらす。

従来技術で知られている第１の清浄方法の他の問題点は、主として軸方向に向かう清浄用空気流が、ポンプ自体のタンクを横切る相当な負荷損を受けることに関する。ポンプの粉体貯蔵室の上流で約６バールの圧力で導入された空気は、最終的に、粉体導入及び排出領域に近いポンプ本体及びバルブの各管に低圧で、従って低速で到達する。
これは、空気流の清浄高率を実質的に低下させる。

さらに、ポンプのタンクと清浄用空気を導入するための管との間の接続部は、シールを目的として金属材料で作られ、同様にここに設けられる逆流防止バルブも金属材料で作られる。従って、このような金属材料は、粉体と連続的に接触する。従来技術で知られている第２の清浄方法は、空気の利用を予見する。

従って、本発明の目的は、従来技術で知られている解決策の問題点を解決できる自己清浄デバイスを備える高密度粉体移送用のポンプを提供することである。

本発明の目的は、以下の高密度粉体移送用ポンプを提供することで上記の問題点を回避することである。

本発明による粉体移送用ポンプは、バルブ組立体及びポンプ本体を含む本体を備え、バルブ組立体は、少なくとも４つのバルブを備え、各々のバルブは、送出又は粉体リターン管を選択的に閉鎖するよう構成され、さらにポンプ本体は、選択的に外部から又は外部に粉体を充填／排出するように構成された少なくとも４つのポンプ室、及びポンプ室に加圧空気を導入するための少なくとも１つの回路を備え、４サイクルのポンプサイクルをもたらすようになっている。

本発明の別の目的は、用途要件に準じてＡＴＥＸ区域での使用に適した電空式又は完全空気圧式とすることができる高密度粉体移送用ポンプを作ることである。

本発明による上記及び別の目的は、請求項１による高密度粉体移送用ポンプによって達成される。本発明による装置のさらなる特徴は、従属項の対象である。

本発明による供給装置の特徴及び利点は、添付図面を参照する例示的かつ非限定的な以下の詳細な説明から明らかになるはずである。

第１の作動構成での本発明による高密度粉体ポンプの斜視図である。 第２の作動方式での図１の高密度粉体ポンプの斜視図である。 本発明による高密度粉体ポンプの分解図である。 本発明による高密度粉体ポンプの正面図である。 図４のｂ−ｂ平面の断面図である。 本発明による高密度粉体ポンプの側面図である。 図６のＡ−Ａ平面の断面図である。

図１を詳細に参照すると、本発明によるポンプ１００は、好ましくは、少なくとも１つのポンプ本体１１０及び少なくとも１つのバルブ組立体１２０を備えている。

さらに、少なくとも１つのポンプ本体１１０は、少なくとも４つのポンプ室１１１を備え、バルブ組立体１２０は、好ましくは本技術分野では「ピンチバルブ」として知られているスリーブ式のバルブ１２２のための少なくとも４つのシート(弁座)１２１を備え、バルブ１２２とシート１２１の数は同じである。

好ましくは、ポンプ本体１１０は、好ましくは平行６面体の箱型構造であり、内部の少なくとも４つのポンプ室１１１を収容するように構成されている。
好ましくは、各ポンプ室は、主として長手方向に延びる円筒孔１１２を備え、その内部には同様に好ましくは円筒形の多孔質材で作られているポンプ筒１１３が挿入されている。
好ましくは互いに同一とすることができる各ポンプ筒１１３は、空気の通過を可能にすると共に粉体の通過を妨げるのに適した多孔質材で作られている壁を有しており、空気はポンプ筒１１３の壁を通過できるが粉体はこの壁でブロックされる。

ポンプ筒１１３を作るために使用できる多孔質材は、例えば、不定の気孔率及び約１５ミクロンの平均サイズの気孔を有する焼結プラスチック、又は他の粉体の機械的濾過と類似の特性を有するポリマーである。

ポンプ筒１１３は、間隙を伴ってポンプ本体１１０の円筒孔１１２に挿入され、結果的に、ポンプ室１１１は、ポンプ筒１１３の外壁と円筒孔１１２の内壁との間に配置された環状ポート１１４をさらに備える。

従って、空気圧室１１４が形成され、その中でガス、好ましくは空気を用いて、ポンプ筒１１３の中の圧力に対して正又は負の圧力を生成することができる。
このように、ポンプ１００が備える空気圧回路１５０を用いて、空気圧室１１４の中に負圧が、すなわちポンプ筒１１２の中の圧力よりも低い圧力が生成された場合、粉体が対応するバルブ１２２を通ってポンプ筒１１３の中に引き込まれ、ポンプ筒１１３の中の圧力よりも高い正圧が空気圧室１１４の中に生成された場合、ポンプ筒１１３の中に存在する粉体が同様に対応するバルブ１２２を通って排出される。

このために、空気圧回路１５０は、ポンプ室１１１の空気圧室１１４を空気圧回路１５０に空気圧接続するための、各ポンプ室１１１用の少なくとも１つの接続部１５１を備える。
同様に、従来技術で知られていることに照らして、空気圧回路１５０は、専用の回路分岐１５１を介してピンチバルブ１２２を開閉駆動する。

空気圧回路１５０は、バルブとポンプ室の動きを連動させる中央制御装置（図示せず）によって駆動される。好ましくは、この制御装置は、ポンプ自体の流量を調整できるように、種々のパラメータによってユーザがプログラム可能である。

再び添付図面を参照すると、詳細には、本発明によるポンプ１００は、第１のポンプ室１１１ａ、第２のポンプ室１１１ｂ、第３のポンプ室１１１ｃ、及び第４のポンプ室１１１ｄを備える。
上記のポンプ室の各々は、それぞれ第１のポンプ筒１１２ａ、第２のポンプ筒１１２ｂ、第３のポンプ筒１１２ｃ、及び第４のポンプ筒１１２ｄを備える。

バルブ組立体１２０の中にはピンチバルブ１２２と同数の第１のシート１２１ａ、第２のシート１２１ｂ、第３のシート１２１ｃ、及び第４のシート１２１ｄがある。
詳細には、結果として第１のピンチバルブ１２２ａ、第２のピンチバルブ１２２ｂ、第３のピンチバルブ１２２ｃ、及び第４のピンチバルブ１２２ｄが存在することになる。

同様に、第１のポンプ室１１１ａは、第１のピンチバルブ１２２ａと流体接続し、第２のポンプ室１１１ｂは、第２のピンチバルブ１２２ｂと流体接続し、第３のポンプ室１１１ｃは、第３のピンチバルブ１２２ｃと流体接続し、第４のポンプ室１１１ｄは、第４のピンチバルブ１２２ｄと流体接続することになる。
ピンチバルブ１２２は、ポンプ室１１１をポンプの入口管１３０及び出口管１４０に直接接合する。

特に図１及び図２、さらに図３の分解図から理解できることに照らして、本発明によるポンプ１１０は、バルブ組立体自体の内部に粉体を吸引するためにバルブ組立体１２０の下部に接合された単一の入口管１３０と、バルブ組立体から粉体を排出するために同様にバルブ組立体１２０の下部に接合された単一の出口管１４０とを備える。

本発明によるポンプ１００の構成では、２つのピンチバルブ１２２によって２つのポンプ室１１１が粉体の入口管１３０に流体接続される。
同様に、２つのピンチバルブ１２２によって２つのポンプ室１１１が粉体の出口管１４０に流体接続される。

そのために、好ましくは、シート１２１の下のバルブ組立体１２０の下部において、入口管１３０及び出口管１４０へのバルブの接続管１２３が存在する。
より詳細には、入口管１３０は、それぞれ第１の接続管１２３ａ及び第２の接続管１２３ｂを介して第１のピンチバルブ１２２ａ及び第２のピンチバルブ１２２ｂに流体接続する。出口管１４０は、それぞれ第３の接続管１２３ｃ及び第４の接続管１２３ｄを介して第３のピンチバルブ１２２ｃ及び第４のピンチバルブ１２２ｄに流体接続する。

従って、第１のポンプ室１１１ａは、第１のピンチバルブ１２２ａに直接流体接続し、さらに第１のピンチバルブ１２２ａは入口管１３０に流体接続することになる。
第２のポンプ室１１１ｂは、第２のピンチバルブ１２２ｂに直接流体接続し、さらに第２のピンチバルブ１２２ｂは、第２の接続管１２３ｂによって入口管１３０に流体接続することになる。

第３のポンプ室１１１ｃは、第３のピンチバルブ１２２ｃに直接流体接続し、さらに第３のピンチバルブ１２２ｃは出口管１４０に流体接続することになる。
第４のポンプ室１１１ｄは、第４のピンチバルブ１２２ｄに直接流体接続し、さらに第４のピンチバルブ１２２ｄは出口管１４０に流体接続することになる。

さらに、各ポンプ室１１１は、好都合には、二つ一組で互いに流体接続している。
より詳細には、第１のポンプ室１１１ａは、第４のポンプ室１１１ｄと流体接続するよう構成され、第２のポンプ室１１１ｂは、第３のポンプ室１１１ｃと流体接続するよう構成される。
各ポンプ室は、ポンプ室１１１の上部に配置された接続管１１５によって二つ一組で接続される。
このことは例えば図の断面から明らかである。

これまで説明した構成を前提とすると、高密度粉体移送用のポンプ１１０の作動は以下の通りである。

第１のパルス
ポンプの制御装置は空気圧回路１５０に作用し、空気圧回路１５０は第３のポンプ室１１１ｃに吸引作用を引き起こす。
同時に、第３のポンプ室１１１ｃに関連しかつ空気圧回路１５０の専用分岐１５１によって駆動される第３のピンチバルブ１２２ｃが閉鎖され、一方で第２のポンプ室１１１ｂに関連する第２のピンチバルブ１２２ｂが開放される。
上記のように第２のピンチバルブ１２２ｂは、第２の接続管１２３ｂによって入口管１３０に流体接続する。

従って、第３のポンプ室１１１ｃ内に生成された低圧によって、粉体は、第２のピンチバルブ１２２ｂを通り、第２のポンプ室１１１ｂを横断し、上記のように閉鎖された第３のピンチバルブ１２２ｃによって下部が閉鎖された第３のポンプ室１１１ｃを満たす。
従って、第３のポンプ室１１１ｃは粉体で満たされる。

同時に、空気圧回路１５０は第４のポンプ室１１１ｄに加圧空気を送り、開放された第４のピンチバルブ１２２ｄを通して第４のポンプ室１１１ｄの中にすでに蓄えられた粉体の排出を引き起こす。
この段階では、第１のピンチバルブ１２２ａ及び第３のピンチバルブ１２２ｃは閉鎖されているが、第２のピンチバルブ１２２ｂ及び第４のピンチバルブ１２２ｄは開放されており、第３のポンプ室１１１ｃは粉体で満たされており、第４のポンプ室１１１ｄには粉体が存在しない。

第２のパルス
後続の段階において、各バルブの構成は変わらない、すなわち第１のピンチバルブ１２２ａ及び第３のピンチバルブ１２２ｃは閉鎖したままであり、第２のピンチバルブ１２２ｂ及び第４のピンチバルブ１２２ｄは開放したままである。第３のポンプ室１１１ｃは、負圧状態のままであり、すでに吸引した粉体を保持しかつ第２のバルブ１２２ｂを通して粉体を吸引する。同時に、第２のポンプ室１１１ｂに負圧が導入され、吸引の間に第２のバルブ１２２ｂを通して粉体で満たされる。第３のポンプ室１１１ｄは、空気圧回路１５０もよる正又は負に影響されない。

同時に、第１のポンプ室１１１ａに加えられた圧力によって、第１のポンプ室の排出がもたらされ、上記のように第１のバルブ１２２ａが閉鎖されているので、同様に出口管１４０に接続された第４のピンチバルブ１２２ｄを通じて排出される。

第３のパルス
この段階では、各バルブの構成が変わる。すなわち、閉鎖されていた第１のピンチバルブ１２２ａ及び第３のピンチバルブ１２２ｃがここでは開放され、開放されていた第２のバルブ１２２ｂ及び第４のバルブ１２２ｄがここでは閉鎖される。
ポンプの空気圧回路１５０は、第４のポンプ室１１１ｄでの低圧を生成し、第３のポンプ室１１１ｃでの正の高圧を生成する。
従って、粉体は、第１のバルブ１２２ａを通り、第１のポンプ室１１１ａを横断して充填され、上記のように第１のポンプ室１１１ａと流体接続する第４のポンプ室を満たす。
同時に、第２のポンプ室１１１ｂと流体接続する第３のポンプ室１１１ｃに加えられた圧力によって、第３のピンチバルブ１２２ｃを介して第３のポンプ室１１１ｃの排出がもたらされる。

第４のパルス
この第４の段階において、各バルブの構成は変わらない。すなわち、第１のピンチバルブ１２２ａ及び第３のピンチバルブ１２２ｃは開放したままであり、第２のバルブ１２２ｂ及び第４のバルブ１２２ｄは閉鎖したままである。
第４のポンプ室１１１ｄは負圧状態のままであり、すでに吸引した粉体を保持しかつ第１のピンチバルブ１２２ａを通して粉体を吸引する。同時に、第１のポンプ室１１１ａに負圧が導入され、吸引の間に第１のバルブ１２２ａを通して粉体で満たされ、一方で第２のポンプ室１１１ｂに加えられた高圧によって、第３のピンチバルブ１２２ｃを介して第２のポンプ室１１１ｂの排出がもたらされる。

現段階で、最初の構成に戻っており、第１のポンプ室１１１ａ及び第４のポンプ室１１１ｄが充填され、設定された順序に従って粉体を排出できる状態になっており、一方で、第２のポンプ室１１１ｂ及び第３のポンプ室１１１ｃは空であり粉体を吸引する準備ができており、サイクルを再開できる。

本発明による高密度粉体移送用のポンプ１００は４サイクルで作動し、実際には、４つのポンプ室が、互いに直列の二組のポンプ室のシステムを構成する。
このことは、毎分の全流量を４つのタンクに分けることを可能にする。４つのタンクの各々の容量は低減され、ポンプの小型化及び各タンクの充填／排出時間の短縮化の利点をもたらすが、連通管の流体力学の原理を利用することで、直列の対のポンプシステムは、一定の低圧のおかげで粉体の全蓄積量が増加する。

このように、連続して排出された粉体量が迅速に排出されるので、単一のタンクが処理する流量の低減、及びポンプの作動サイクルでの交換速度の増加が得られ、これにより、送出された流体流の高い規則性につながり、これは公知の従来技術の解決策に対してより連続している。
従って、本発明によるポンプ１００は、処理された粉体流量を細分することを可能にする。その結果、常に、サイクルの全ての段階で、粉体が充填されかつ排出の準備ができており、交換速度を最適にする少なくとも２つのタンクがある。

好都合には、本発明による高密度粉体移送用のポンプ１００は、空気圧回路の空気のためのポンプ室への軸方向入口を備える必要はないが、例えば、粉体の交換時にポンプの清浄を開始するための新規な清浄システムを提供することを含み、これはサイクロンバルブによる螺旋状空気流の軸方向入口を備える。
この新規な清浄システムは、同じ出願人の別の出願の対象である。

上述の説明から、本発明の対象の高密度粉体移送用ポンプの特徴が明らかになり、同様に関連の利点も明らかになる。
さらに、このように想定されたポンプは、多数の変形及び変更を行うことができ、その全ては本発明でカバーされていること、さらに全ての細部は技術的に等価な要素で置換できることを理解されたい。使用される材料、並びにサイズは、技術的要件に従って任意とすることができる。

Claims (5)

1. ポンプ本体（１１０）と、
   複数のバルブ（１２２）を含むバルブ組立体（１２０）と、を備え、
   前記ポンプ本体（１１０）は、さらに複数のポンプ室（１１１）及び前記ポンプ室（１１１）を作動させるための空気圧回路（１５０）を有し、
   さらに、前記バルブ（１２２）を作動させるための専用分岐（１５１）を備えている高密度粉体移送用ポンプ（１００）において、
   第１のポンプ室（１１１ａ）、第２のポンプ室（１１１ｂ）、第３のポンプ室（１１１ｃ）、及び第４のポンプ室（１１１ｄ）を備え、
   さらに、第１のバルブ（１２２ａ）、第２のバルブ（１２２ｂ）、第３のバルブ（１２２ｃ）、及び第４のバルブ（１２２ｄ）を備え、
   前記ポンプ室（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ）の各々は、対応する前記バルブ（１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ）に直接、流体接続し、
   前記第１のポンプ室（１１１ａ）は、前記第４のポンプ室（１１１ｄ）と直列に流体接続され、前記第３のポンプ室（１１１ｃ）は、前記第２のポンプ室（１１１ｂ）と直列に流体接続され、
   前記第１のバルブ（１２２ａ）及び前記第２のバルブ（１２２ｂ）は、前記バルブ組立体（１２０）の中への粉体の入口のための粉体入口管（１３０）を有する第１の接続管（１２３ａ、１２３ｂ）によって流体接続され、
   前記第３のバルブ（１２２ｃ）及び前記第４のバルブ（１２２ｄ）は、前記バルブ組立体（１２０）からの粉体の出口のための粉体出口管（１４０）を有する第２の接続管（１２３ｃ、１２３ｄ）によって流体接続される、
   ことを特徴とする高密度粉体移送用ポンプ（１ ００）。
2. 前記ポンプ室（１１１）の各々は、ポンプ筒（１１３）が間隙を伴って挿入される円筒形シート（１１２）を備え、空気圧室（１１４）が、前記シート（１１２）と前記ポンプ筒（１１３）との間に定められることを特徴とする、
   請求項１に記載の高密度粉体移送用ポンプ（１００）。
3. 前記ポンプ室（１１１）の前記ポンプ筒（１１３）は、好ましくは、焼結プラスチック、又は他の粉体の機械的濾過と類似の特性を有するポリマーで作られている多孔質筒で構成されている、
   請求項１または２に記載の高密度粉粉体移送用ポンプ（１００）。
4. 前記バルブ（１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ）は、好ましくはピンチバルブである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の高密度粉体移送用ポンプ（１００）。
5. 前記空気圧回路（１５０）を用いて前記ポンプの作動を制御するための少なくとも１つのプログラム可能な制御装置を備えることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の高密度粉体移送用ポンプ（１００）。

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