PL179315B1 - Zespól wlotowy pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby PL - Google Patents

Abstract

1. Zespól wlotowy pompy membrano- wej bezpowietrznego rozpylacza farby, zawierajacy zawór przepuszczajacy farbe w pozycji otwarcia, oraz glówna sprezyne, która jest sprzezona z tym zaworem w pozycji zamkniecia zaworu i której kieru- nek wyzwolenia energii sprezystosci jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu, znamienny tym, ze ma pomocnicza spre- zyne (86), która jest sprzezona z zaworem (62) tylko w pozycji jego otwarcia, przy czym w pozycji otwarcia zaworu (62) obie sprezyny (84, 86) sa scisniete i kierunek wyzwolenia ich energii sprezystosci jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu (62), z tym, ze w pozycji otwarcia zaworu (62) sila zamykajaca zawór (62) pocho- dzaca od sprezyn (84, 86) jest wieksza niz sila zamykajaca pochodzaca od sprezyny (84) w pozycji zamkniecia zaworu (62). P L 1 7 9 3 1 5 B 1 FIG.3 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespół wlotowy pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby, zawierający zawór przepuszczający farbę w pozycji otwarcia, oraz pierwszą sprężynę, która jest sprzężona z tym zaworem w pozycji zamknięcia zaworu i której kierunek wyzwolenia energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu.

W znanym zespole wlotowym pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby napędzana tłokiem membrana wciąga farbę z przewodu zasilającego do komory membranowej lub komory przetrzymywania farby. Pistolet natryskowy ma język spustowy, którego naciśnięcie powoduje otworzenie zaworu, aby umożliwić przepływ farby sprężonej w komorze do dyszy pistoletu i rozpylenie jej podczas wychodzenia z dyszy na powlekaną powierzchnię.

Opis FR-A-1405442 ujawnia urządzenie rozpylające, które ma zbiornik umieszczony blisko swej dyszy do regulacji impulsów wytwarzanych przez swą pompę natomiast

US-A-4524947 dotyczy zaworu elektromagnetycznego, zawierającego podwójne sprężyny w układzie szeregowym.

179 315

Zespoły wlotowe pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby zwykle zawierają rurę ssawną wprowadzoną w puszkę z farbą, poprzez którą farba jest dostarczana do komory membranowej. Podciśnienie w tej rurze ssawnej jest wytwarzane przez odkształcalną membranę, która jest zamocowana wokół swego obwodu. Środkowa część membrany jest wprawiana w drgania przez napędzany tłokiem układ hydrauliczny, np. pomiędzy jej pozycją wypukłą a pozycją wklęsłą, wskutek czego farba zostaje wciągnięta w kierunku do membrany i jest tłoczona na zewnątrz do pistoletu natryskowego.

W innym rozwiązaniu wirująca mimośrodowa krzywka napędza łożysko, które z kolei napędza tłok. Tłok ten jest sprzężony z membraną, a obrót krzywki powoduje napędzanie tłoka, dzięki czemu membrana zostaje przemieszczona z pozycji wypukłej do pozycji wklęsłej. Farba jest wciągana z puszki poprzez rurę ssawną i zawór wlotowy w kierunku do membrany i do komory membranowej, do jej wyprowadzenia za pośrednictwem pistoletu natryskowego.

Pomimo dotychczasowych wysiłków stosowanie takich układów np. do natryskiwania farby dawało niekorzystne wyniki i powodowało nie wyjaśnione i niepożądane zjawiska. Przykładowo jednego dnia system może nie działać prawidłowo z danym rodzajem farby, co objawia się całkowitym brakiem rozpylania i jej rozbryzgiwaniem na powierzchni, natomiast działa skutecznie z tą samą farbą w innym czasie lub w innym miejscu.

Inne problemy, które zwykle występują w znanych bezpowietrznych rozpylaczach farby, polegają na nieskutecznym rozpylaniu farby danego rodzaju, i prawidłowym rozpylaniu farby innego rodzaju. Proponowano wyjaśnić te problemy np. brakiem prawidłowego zalania, nawarstwianiem farby, zatkaniem filtrów, różnicą lepkości farby, wilgotnością itd. Jednakże problemy te występują nawet wtedy, gdy farba jest rozcieńczona do konsystencji wody, filtry są oczyszczone, a droga przepływu farby jest uwolniona od nawarstwień. Objawy te można nawet zaobserwować w przypadku jednego rodzaju farby, a w przypadku drugiego rodzaju farby urządzenie pracuje bez zarzutu, choć lepkości tych farb są zbliżone.

Skuteczne i konsekwentne stosowanie systemu malowania bez użycia powietrza wydaje się czasami rzeczą zależną od zmiany parametrów.

Jest zatem oczywiste, że istnieje zapotrzebowanie na zespół wlotowy pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby, w którym nie będzie dochodziło do spadku ciśnienia podczas natryskiwania i za pomocą którego można będzie niezawodnie, skutecznie i wydajnie rozpylać wszelkiego rodzaju farby w szerokim zakresie warunków pracy bez podanych powyżej problemów i niekonsekwencji.

Celem wynalazku było opracowanie ulepszonego zespołu wlotowego pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby, w którym nie będzie dochodziło do spadków ciśnienia podczas rozpylania i który będzie pracował skutecznie i sprawnie niezależnie od rodzaju farby i jej lepkości.

Zwykle rura ssawna pomiędzy wlotowym zaworem jednokierunkowym a komorą pompowania i otwartym pojemnikiem z farbą jest usytuowana pionowo i może mieć długość 30-61 cm. Farba jest zasysana z tego pojemnika do tej rury poprzez wlotowy zawór jednokierunkowy i do komory pompowania. W celu zasysania par farby poprzez wlotowy zawór jednokierunkowy membrana musi wytworzyć w komorze spadek ciśnienia i czyni to za pomocą swego mimośrodowego napędu lub napędu hydraulicznego poruszanego tłokiem. Działanie membrany jest cykliczne, a mianowicie ulega ona ciągłemu przyspieszaniu i opóźnianiu podczas każdego kierunku działania, przy zasysaniu i pompowaniu. Przykładowo, kiedy membrana jest poruszana w kierunku zwiększenia komory w celu zassania farby w rurę zasilającią wówczas przyspiesza na skutek mimośrodowego działania tłoka. Opóźnienie następuje wtedy, gdy osiąga ona swój maksymalny skok, a jednokierunkowy zawór zostaje zamknięty. W tym czasie farba w rurze podlega spadkowi ciśnienia, który najpierw przyspiesza, a później opóźnia do stanu bliskiego równowagi, kiedy wlotowy zawór jednokierunkowy zostaje zamknięty. Następnie membrana zostaje przyspieszona w komorze, aby wypompować z niej farbę. Kiedy skok ten skończy się, membrana przyspiesza w przeciwnym kierunku, aby znowu otworzyć wlotowy zawór jednokierunkowy i zassać farbę. Mimośrodowy obrót krzywki napędowej i przyspieszanie/opóźnianie popychacza krzywkowego wywołują zatem wyskoki

179 315 przyspieszenia w przepływie farby w każdym cyklu. Te wyskoki przyspieszenia odpowiadają specyficznym punktom lub obszarom na krzywce napędowej, które powodują znaczne przyspieszenie/opóźnienie popychacza. Te siły pochodzące od przyspieszenia/opóźnienia są przenoszone z popychacza na membranę, powodując wyskoki przyspieszenia w przepływie farby wciąganej do komory membranowej poprzez wlotowy zawór jednokierunkowy i rurę ssawną Farba jest zatem przyspieszana i opóźniana przy każdym skoku membrany. Wynalazek ten oparty jest częściowo na spostrzeżeniu, że siła potrzebna do przyspieszenia farby była w wielu przypadkach większa niż sama farba może wytrzymać bez kawitacji lub wrzenia.

Odkryto zatem, że kawitacja lub wrzenie farby w komorze membranowej w wielu przypadkach było spowodowane przez sumę różnych sił, którym podlegała farba. Czynnikami, które uczestniczą. w kawitacji farby w takich rozpylaczach farby, są temperatura i ciśnienie atmosferyczne (tzn. wysokość nad poziomem morza), przy których działał rozpylacz. Innymi czynnikami, które mogą tu uczestniczyć, są wymiary, kształty i tolerancje rury ssawnej oraz lepkość farby. W specyficznych warunkach odkryto zatem, że siła potrzebna do przezwyciężenia bezwładności farby i przyspieszenia jej przepływu poprzez układ, była większa niż farba mogła przenieść. Powodowało to kawitację lub wrzenie pewnych cieczy w farbie i w wyniku przerywanie pełnego przepływu farby poprzez rozpylacz, stratę ciśnienia podczas rozpylania i niekonsekwentne wyniki rozpylania, takie jak rozbryzgiwanie i nierównomierne rozpylanie.

Zatem istota wynalazku polega na tym, że zgodny z wynalazkiem zespół wlotowy pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby, zawierający zawór przepuszczający farbę w pozycji otwarcia, oraz główną sprężynę, która jest sprzężona z tym zaworem w pozycji zamknięcia zaworu i której kierunek wyzwolenia energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu, charakteryzuje się tym, że ma pomocniczą sprężynę, która jest sprzężona z zaworem tylko w pozycji jego otwarcia, przy czym w pozycji otwarcia zaworu obie sprężyny są ściśnięte i kierunek wyzwolenia ich energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu, z tym, że w pozycji otwarcia zaworu siła zamykająca zawór pochodząca od sprężyn jest większa niż siła zamykająca pochodząca od sprężyny w pozycji zamknięcia zaworu.

Korzystnie ta pomocnicza sprężyna ma sztywność większą od sztywności głównej sprężyny.

W korzystnym przykładzie wykonania obie sprężyny są śrubowymi sprężynami ściskanymi.

Pomocnicza sprężyna jest korzystnie umieszczona współosiowo wewnątrz głównej sprężyny.

Zgodny z wynalazkiem zespół wlotowy pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby, zawierający zawór przepuszczający farbę w pozycji otwarcia, oraz główną sprężynę, która jest sprzężona z tym zaworem w pozycji zamknięcia zaworu i której kierunek wyzwolenia energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu, charakteryzuje się tym, że ma pomocniczą sprężynę, która jest sprzężona z zaworem w pozycji jego otwarcia i zamknięcia, przy czym w pozycji otwarcia zaworu obie sprężyny są ściśnięte i kierunek wyzwolenia ich energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu, z tym, ze w pozycji otwarcia zaworu siła zamykająca zawór pochodząca od sprężyn jest większa niż siła zamykająca pochodząca od sprężyn w pozycji zamknięcia zaworu.

Korzystnie i w tym przypadku pomocnicza sprężyna ma sztywność większą od sztywności głównej sprężyny.

Obie sprężyny są w korzystnym przykładzie wykonania śrubowymi sprężynami ściskanymi.

Korzystnie pomocnicza sprężyna jest umieszczona współosiowo wewnątrz głównej sprężyny.

Tłumik stosowany w bezpowietrznym rozpylaczu farby zawiera trójnik dołączony do rury ssawnej, która prowadzi do wlotowego zaworu jednokierunkowego pompy lub komory membranowej. Trójnik ten ma pierwsze ramię z otworem, przez który farba jest wciągana z rury ssawnej wprowadzonej do pojemnika z farbą oraz drugie ramię prostopadłe do pierw179 315 szego ramienia, poprzez które farba jest wyprowadzana przez drugi otwór do wlotowego zaworu jednokierunkowego pompy. Trzecie ramię trójnika obejmuje zamkniętą komorę usytuowaną w jednej linii z pierwszym ramieniem i prostopadłą do drugiego ramienia. Możliwe jest stosowanie tłumika o różnej budowie dla różnych rozpylaczy.

Dzięki wynalazkowi zapobiega się w znacznym stopniu problemom utraty ciśnienia podczas pracy rozpylacza farby, które są powodowane częściowo przez wyskoki przyspieszenia wpływające na farbę. Początkowo realizowano to przez trójnik umieszczony w jednej linii na rurze ssawnej po stronie wejściowej wlotowego zaworu jednokierunkowego. Powietrze zamknięte w jednym z ramion tego trójnika tłumi wyskoki przyspieszenia i w ten sposób wyrównuje przepływ farby. Chociaż farba w wylotowym lub drugim ramieniu trójnika nadal podlega pewnym wyskokom przyspieszenia i siłom przyspieszenia/opóźnienia, ilość farby, która pozostaje po stronie wejściowej lub po stronie pierwszego ramienia trójnika, jest odizolowana od wyskoków przyspieszenia.

W szczególności komora tłumiąca, taka jak opisany trójnik, jest funkcjonalnie dołączona do drogi przepływu farby przed wlotowym zaworem jednokierunkowym. Po uruchomieniu pompa jest normalnie zalewana, jednakże należy zdawać sobie sprawę z tego, że w komorze tłumienia wytwarzane jest niewielkie podciśnienie. Po zadziałaniu, kiedy membrana jest wpychana w komorę pompowania, a wlotowy zawór jednokierunkowy jest zamknięty, spadek ciśnienia po stronie dopływu wlotowego zaworu jednokierunkowego jest zmniejszony. Niewielkie podciśnienie w komorze tłumienia wciąga w nią pewną ilość farby.

Kiedy membrana rozpocznie swój ruch tam i z powrotem i zacznie przyspieszać, następuje otworzenie wlotowego zaworu jednokierunkowego. Gdy spadek ciśnienia wzrośnie, podciśnienie wywierane na źródło farby rośnie do wartości szczytowej. Jednakże nie tylko farba w rurze ssawnej podlega działaniu tego spadku, ale farba w komorze tłumienia jest w ilości wystarczającej, by spełnić zwiększone zapotrzebowanie na farbę. Dopływająca farba pobierana jest nie tylko z puszki i z rury nad nią, ale również z komory tłumiącej.

Podczas pracy układu ciśnienie w komorze tłumienia jest większe niż ciśnienie po stronie zasilania trójnika dołączonej do wlotowego zaworu jednokierunkowego. W rezultacie farba pod większym ciśnieniem w komorze tłumienia zasila stronę wejściową trójnika podczas maksymalnego przyspieszenia membrany. Zatem wyskoki ciśnienia przekazywane farbie po stronie zasilania są zmniejszone i nie powodują już kawitacji farby oraz niepełnego wypełnienia komory pompowania.

Następnie, po skoku ciśnienia komora pompowania jest pełna i projektowy spadek ciśnienia na dyszy rozpylającej jest utrzymywany wystarczająco, by wspierać konsekwentne rozpylanie farby. Równocześnie zamknięcie wlotowego zaworu jednokierunkowego umożliwiło, że występujące teraz niewielkie podciśnienie w komorze tłumienia zasysa niewielką ilość uzupełniającej farby z rury ssawnej w przygotowaniu do następnego cyklu tłumienia.

Taki tłumik rozwiązuje zatem znaczną liczbę problemów przedstawionych powyżej występujących w bezpowietrznych membranowych rozpylaczach farby. Wraz z zastosowaniem takiego tłumika osiągnięto równomierny przepływ farby z rury do pistoletu natryskowego bez kawitacji, straty ciśnienia lub innych problemów związanych z działającymi bez powietrza membranowymi rozpylaczami farby.

Sprężyna wlotowego zaworu jednokierunkowego również rozwiązuje problem częstego występowania kawitacji farby i strat ciśnienia w rozpylaczu farby, a nawet lepiej zapobiega tym niekorzystnym zjawiskom niż opisany powyżej element tłumiący. W rozwiązaniach znanych że stanu techniki tylko w przybliżeniu 10-15% maksymalnego przepływu farby przechodziło przez rozpylacz farby ze względu na kawitację farby. Przykładowo pompa rozpylacza farby, nadająca się do pracy przy szczytowym natężeniu przepływu około 4,5 l/min, działała tylko z przepływem w przybliżeniu 0,53-0,72 l/min. Odkryto, że jeżeli zwiększyć skok lub odległość, na której wlotowy zawór jednokierunkowy poruszał się, aby umożliwić przepływ farby z wlotowej rury ssawnej poprzez wlotowy zawór jednokierunkowy do komory membranowej, wówczas objętościowe natężenie przepływu farby bez kawitacji może również wzrosnąć.

179 315

Zwiększenie skoku wlotowego zaworu jednokierunkowego spowodowało inne problemy. Kiedy zwiększy się skok wlotowego zaworu jednokierunkowego, czas reakcji zaworu maleje poniżej minimalnego poziomu możliwego do przyjęcia. Czas reakcji zaworu jest to czas potrzebny zaworowi na powrót od konfiguracji otwartej do położenia zamkniętego. Jednym sposobem zwiększenia czasu reakcji zaworu i utrzymania większego skoku było zwiększenie wstępnego obciążenia sprężyny powrotnej lub sztywności sprężyny. Jednakże zwiększenie wstępnego obciążenia sprężyny lub sztywności ma szkodliwy wpływ na podciśnienie i na zalewanie pompy.

Jednym sposobem zwiększenia wstępnego obciążenia sprężyny jest użycie sprężyny o większej sztywności (tzn. sprętyna, która wymaga większej s^-fy do takiego samego ugięcia). Jednakże czułość zaworu i zużycie elementów zwiększają się przy stosowaniu sprężyny o sztywności wystarczająco dużej, by utrzymać wystarczający czas reakcji systemu przy zapewnieniu zwiększonego skoku zaworu wlotowego, by uniknąć kawitacji farby.

Sprężyna wlotowego zaworu jednokierunkowego została zaprojektowana z uwzględnieniem wysokości nad poziomem morza, temperatury i warunków ciśnienia, które mogą występować w określonym miejscu pracy, oraz temperatur wrzenia farby i/lub płynów, które mają być pompowane. Przy najbardziej prawdopodobnych wysokościach miejsca pracy nad poziomem morza, ciśnieniach barometrycznych i temperaturach spadek ciśnienia na różnych elementach działającego bez powietrza rozpylacza farby i na całym systemie wlotowym wykorzystano do obliczenia maksymalnego spadku ciśnienia na wlotowym zaworze jednokierunkowym bez kawitacji farby. Przykładowo w bezpowietrznym rozpylaczu farby spadek ciśnienia w przybliżeniu 24.000 Pa na wlotowym zaworze jednokierunkowym bez kawitacji jest możliwy przy minimalnym zadanym ciśnieniu 69.000 Pa ciśnienia bezwzględnego.

Zespół wlotowy według wynalazku zawiera dwie sprężyny, które razem zapewniają maksymalny skok wlotowego zaworu jednokierunkowego, pozwalający uniknąć kawitacji, zapewniający wystarczający czas reakcji wlotowego zaworu jednokierunkowego tak, by utrzymać działanie układu bez zwiększonego zużycia lub zmiany wymiarów części składowych zaworu. Zespół sprężyn wlotowego zaworu jednokierunkowego zawiera sprężynę główną, która ma bardzo małą sztywność, korzystnie w przybliżeniu 180 N/m, oraz pomocniczą sprężynę mającą znacznie większą sztywność, korzystnie w przybliżeniu 1050 N/m. Sprężyna główna jest zawsze sprzężona z wlotowym zaworem jednokierunkowym i zmniejsza wrażliwość zaworu na zużycie i zmiany wymiarów dzięki swej małej sztywności. Sprężyna pomocnicza zależnie od warunków tolerancji może być albo nominalnie wstępnie obciążona, albo odsunięta od zaworu, w czasie gdy on nie pracuje. Jeżeli sprężyna pomocnicza jest sprzężona ze względu na warunki tolerancji, wówczas łączne wstępne obciążenie sprężyny pomocniczej i sprężyny głównej nie przewyższa obciążenia występującego w znanych konstrukcjach wlotowego zaworu jednokierunkowego z pojedynczą sprężyną. W rezultacie wlotowy zawór jednokierunkowy z podwójną sprężyną może być stosowany w wyrobach aktualnie dostępnych ze znaną pojedynczą sprężyną bez szkodliwego wpływu na podciśnienie lub zalewanie.

Sprężyna pomocnicza umożliwia zwiększony czas reakcji zaworu dzięki większej sztywności. Sprężyna główna utrzymuje małe obciążenie wstępne podczas zalewania. Sprężyna pomocnicza zapewnia niewielkie, jeśli w ogóle, wstępne obciążenie podczas zalewania, ale zapewnia główne, jeżeli nie całe, wstępne obciążenie podczas normalnego działania. Podwójna sprężyna zespołu wlotowego według wynalazku umożliwia uniknięcie kawitacji farby i problemów z nią związanych w bezpowietrznym rozpylaczu farby dzięki umożliwieniu większego natężenia przepływu płynu przez wlotowy zawór jednokierunkowy. Podwójna sprężyna ułatwia większy przepływ bez niekorzystnego zmniejszenia czasu reakcji, zwiększenia wrażliwości na zużycie elementów i pogorszenie zalewania.

Tłumik i sprężyna wlotowego zaworu jednokierunkowego rozwiązują większość, jeżeli nie wszystkie problemy przedstawione powyżej, związane z membranowymi rozpylaczami farby działającymi bez powietrza. Wraz z wprowadzeniem trójnikowego tłumika i sprężyny wlotowego zaworu jednokierunkowego osiągnięto równomierny przepływ farby z rury

1719 315 do pistoletu natryskowego bez kawitacji, straty ciśnienia i innych problemów związanych z membranowymi rozpylaczami farby działającymi bez powietrza.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku perspektywicznym bezpowietrzny rozpylacz farby mający zespół wlotowy pompy membranowej według wynalazku, fig. 2 - zespół wlotowy pompy membranowej według wynalazku w przekroju wzdłuż linii 2-2 z fig. 1, a fig. 3 - zespół wlotowy z podwój ną sprężyną, w powiększeniu.

Pokazany na fig. 1 bezpowietrzny rozpylacz 10 farby, jest usytuowany na ruchomym ręcznym wózku 12 wspartym na kołach 14 zamontowanych obrotowo na osi 16. Ręczny wózek 12 zawiera ramę 18 do wspierania pompy 20 i silnika 22, który wciąga farbę z puszki 24 lub innego zbiornika zamontowanego na podstawie 26 zasadniczo w postaci kątownika, zamocowanej na dolnej części ramy 18. Rozpylacz 10 farby może być poruszany przez uchwycenie górnego uchwytu 28 zasadniczo w kształcie litery U i przechylenie tego zespołu do tyłu, aby unieść podstawę 26 i puszkę 24 z farbą, wspartą na tej podstawie, w celu zrównoważenia rozpylacza 10 na kołach 14. Może być stosowana inna konstrukcja przenoszenia pompy i silnika 20,22 i wspierania ich nad pojemnikiem z farbą lub pojemnikiem z cieczą do rozpylania.

Podczas pracy urządzenia farba jest wciągana z puszki 24 poprzez zasadniczo miskowo ukształtowany wlot 30 z szeregiem wycięć 32, poprzez które farba dostaje się do tego wlotu 30 wspartego na dolnej ściance puszki 24. Poprzez wlot 30 farba przedostaje się do rury ssawnej 34, przepływa przez tę rurę ssawną 34 i do pompy 20 w celu doprowadzania pod ciśnieniem do przewodu zasilającego 35 i pistoletu natryskowego 37, poprzez który farba pod ciśnieniem wydostaje się w postaci rozpylonej z pistoletu na powierzchnię przeznaczoną do powlekania. Droga P farby od puszki 24 poprzez pompę 20 jest zaznaczona na fig. 2.

Na górnym końcu rury ssawnej 34 znajduje się trójnik 36. Ten trójnik 36 w danym przykładzie wykonania ma pierwsze ramię 38 wprowadzonej rury ssawnej 34 od jej górnego końca, jak pokazano na fig. 2. Poprzez pierwszy otwór 40 farba jest wyciągana z rury ssawnej 34. Drugie ramię 42 tego trójnika 36 jest zasadniczo prostopadłe do pierwszego ramienia 38 i ma drugi otwór 44, poprzez który farba wypływa z trójnika 36. Prostopadle do drugiego ramienia 42 i zasadniczo w jednej linii z pierwszym ramieniem 38 trójnika 36 jest usytuowane trzecie ramię 46 skierowane do góry mające trzeci otwór 48. Ten trzeci otwór 48 jest zamknięty kołpakiem 50 zamocowanym na górnym końcu tego trzeciego ramienia 46 za pomocą połączenia gwintowego lub innego odpowiedniego mechanizmu mocującego. Kołpak 50 przymocowany do trzeciego ramienia 46 zamyka otwór 48 z utworzeniem komory 52 tłumienia wewnątrz trzeciego ramienia 46.

W korzystnym przykładzie wykonania trójnika 36 pierwsze ramię 38 ma długość w przybliżeniu 25 mm, a pierwszy otwór 40 ma wewnętrzną średnicę około 12 mm. Drugie ramię 42 ma długość w przybliżeniu 53 mm mierzoną od linii środkowej pierwszego ramienia 38, a drugi otwór 44 ma wewnętrzną średnicę 20 mm. Trzecie ramię 46 ma długość w przybliżeniu 53 mm mierzoną od linii środkowej drugiego ramienia 42, a trzeci otwór 48 ma wewnętrzną średnicę około 23 mm. Trójnik 36 jest korzystnie wykonany z nylonu z dodatkiem 10% szkła jako wypełniacza.

Drugie ramię 42 trójnika 36 jest dołączone do wlotowej wkładki zaworowej 54 za pomocą złącza 56 lub innego odpowiedniego elementu łączącego. Wlotowa wkładka zaworowa 54 jest przymocowana do obudowy 58 pompy 20. Obudowa 58 jest przymocowana do pompy, jak pokazano na fig. 2, za pomocą śrub 60 lub innych mechanicznych elementów mocujących. Wewnątrz końca wlotowej wkładki zaworowej 54 jest usytuowany jednokierunkowy zawór 62 zamontowany w obudowie 58. Zawór 62 zawiera podłużny trzon zaworowy 64 wystający w kierunku osiowym do wnętrza wlotowej wkładki zaworowej 54 i mający na swoim końcu tarczowy grzybek 66 zaworu. Grzybek 66 jest zamocowany na końcu trzonu zaworowego 64 przeciwległym w stosunku do jego drugiego końca 68 znajdującego się we wlotowej wkładce zaworowej 54. Jednokierunkowy zawór 62 zmienia położenia pomiędzy położeniem otwartym a położeniem zamkniętym, aby umożliwiać przepływ farby poprzez wlotową wkładkę zaworową 54 do węża 35 i do pistoletu natryskowego po naciśnięciu języka spustowego 39 lub po uruchomieniu innego odpowiedniego mechanizmu.

179 315

Grzybek 66 zaworu jest usytuowany w pobliżu komory membranowej lub komory pompowania 70 i znajduje się w odstępie od odkształcalnej membrany 72. Membrana 72 jest zamocowana na swoim obwodzie tak, że środkowa część membrany 72 może oscylować pomiędzy ukształtowaniem wypukłym i wklęsłym. W przypadku, gdy membrana 72 jest wyginana w lewo, jak pokazano na fig. 2, farba jest wciągana poprzez wlotową wkładkę zaworową 54 i otwarty jednokierunkowy zawór 62 w kierunku do membrany 72. Gdy porusza się ona w prawo, powoduje zwiększenie ciśnienia w komorze 70 i pompuje farbę poprzez wylot 73 z jednokierunkowym zaworem i do rozpylającej rurki 35 pistoletu natryskowego 37. Odkształcalna membrana 72 ma trzon 74 przymocowany do środkowej części 76. Ten trzon 74 jest napędzany bezpośrednio z tłoka i krzywki mimośrodowej (nie pokazano), co jest znane w bezpowietrznych rozpylaczach farby typu opisanego powyżej.

Jak to najlepiej widać na fig. 3, jednokierunkowy zawór 62 jest spychany do położenia zamkniętego, w którym grzybek 66 zaworu styka się szczelnie z powierzchnią 78 pierścieniowego gniazda 81 usytuowanego obok ogranicznika 80. Jednokierunkowy zawór 62 na fig. 2 i 3 jest pokazany w położeniu zamkniętym z grzybkiem 66 zaworu w styku z powierzchnią 78 gniazda 81. Trzon zaworowy 64 wystaje przez otwór 82 w środku ogranicznika 80. W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku jednokierunkowy zawór 62 jest spychany w kierunku położenia zamkniętego przez dwie śrubowe sprężyny ściskane 84, 86 umieszczone w gniazdach. Zewnętrzna, główna sprężyna 84 jest zamontowana pomiędzy ogranicznikiem 80 a przeciwległym elementem ustalającym 88. Końcowe zwoje głównej sprężyny 84 są osadzone na kołnierzach 92 na elemencie ustalającym 88 i na ograniczniku 80, jak pokazano na fig. 3. Element ustalający 88 jest usytuowany obok pierścieniowego wciskanego elementu ustalającego 94 w pobliżu końca 68 trzonu zaworowego 64. Główna sprężyna 84 jest wstępnie obciążona do pozycji częściowo ściśniętej, wskutek czego element ustalający 88 i ogranicznik 80 są odpychane od siebie i spychają trzon zaworowy 64 do pozycji zamkniętej z grzybkiem 66 zaworu w szczelnym styku z powierzchnią 78 w gnieździe 80.

Jak pokazano na fig. 3, pomocnicza sprężyna 86 znajduje się wewnątrz głównej sprężyny 84 i jest nasunięta na trzon zaworowy 64. Ta pomocnicza sprężyna 86 jest osadzona w gniazdach 96 utworzonych w środku elementu ustalającego 88 i w środku ogranicznika 80. Według przedmiotowego wynalazku pomocnicza sprężyna 86 może mieć udział we wstępnym obciążeniu zaworu 64 w położeniu zamkniętym. Jednakże ta pomocnicza sprężyna 86 może być odsunięta od elementu ustalającego 88 i/lub ogranicznika 80 w gniazdach 96 tak, że nie będzie ona ściskana, gdy trzon zaworowy 64 znajdzie się w położeniu zamkniętym.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku główna sprężyna 84 ma stosunkowo małą sztywność, a pomocnicza sprężyna 86 ma znacznie większą sztywność. W jednym z przykładów wykonania zespołu wlotowego bezpowietrznego rozpylacza 10 farby, główna sprężyna 84 ma sztywność w przybliżeniu 180 N/m, a pomocnicza sprężyna 86 ma sztywność 1050 N/m. Główna sprężyna 84 styka się zarówno z elementem ustalającym 88 jak i z ogranicznikiem 80, toteż pozostaje co najmniej częściowo ściśnięta. Stosunkowo mała sztywność sprężyny głównej 84 zmniejsza wrażliwość na zużycie zaworu i zmianę wymiarów elementów jednokierunkowego zaworu 62. Kiedy jednokierunkowy zawór 62 jest w położeniu zamkniętym, w danym konkretnym przykładzie wykonania wynalazku pomocnicza sprężyna 86, zależnie od warunków tolerancji, może być wstępnie obciążona w zakresie od ugięcia w przybliżeniu 0,25 mm do swobody 5,1 mm. Jeżeli pomocnicza sprężyna 86 jest sprzężona w położeniu zamkniętym, łączne wstępne obciążenie głównej i pomocniczej sprężyny 84, 86 nie powinno przekraczać obciążenia standardowej pojedynczej sprężyny zespołu wlotowego. W rezultacie zespół wlotowy według wynalazku może być stosowany w wielu znanych bezpowietrznych rozpylaczach farby bez powodowania jakichkolwiek szkód dla systemu, podciśnienia lub operacji zalewania.

Podczas pracy bezpowietrznego rozpylacza 10 farby odkształcalna membrana 72 służy do wciągania farby w komorę 70 membrany przy otwartym jednokierunkowym zaworze 62 i z grzybkiem 66 oddalonym od powierzchni 78 ogranicznika 80. W pozycji otwartej obie sprężyny 84, 86, główna i pomocnicza, są ściśnięte, a element ustalający 88 i ogranicznik 80 są przyciągnięte bliżej siebie w wyniku ruchu trzonu zaworowego 64 tak, że grzybek 66 za179 315 woru jest oddalony od powierzchni 78. Główna i pomocnicza sprężyna 84, 86 jednokierunkowego zaworu 62 umożliwiają zwiększenie skoku zaworu w stosunku do znanych jednosprężynowych zespołów wlotowych. Zwiększony skok grzybka zaworowego 66 umożliwia większy przepływ płynu poprzez jednokierunkowy zawór 62 bez kawitacji i wrzenia farby w szerokim zakresie warunków pracy, ciśnień barometrycznych, temperatur otoczenia i wysokości nad poziomem morza.

W szczególności dla pompy o maksymalnym przepływie 4,5 l/min maksymalne możliwe do osiągnięcia natężenie przepływu zwiększono z około 0,53 - 0,71 l/min do 3,22 - 4,31 l/min przy zwiększonym skoku zaworu i przy zastosowaniu zespołu dwu sprężyn. To zwiększone dopuszczalne natężenie przepływu płynu osiągnięto dzięki zwiększeniu skoku zaworu. Jednakże kiedy skok zaworu jest zwiększony, czas reakcji zaworu musi być zachowany, tak żeby nie pogorszyć działania rozpylacza 10 farby. Czas reakcji oznacza tu czas, jaki upływa w jednokierunkowym zaworze 62 dla ruchu pomiędzy położeniem otwartym a położeniem zamkniętym. Korzystnie jednokierunkowy zawór 62 powinien mieć reakcję szybszą niż 30 Hz, co spełniono w korzystnym przykładzie wykonania wynalazku w bezpowietrznym rozpylaczu 10 farby.

Zawór jednokierunkowy 62 z podwójną sprężyną utrzymuje stosunkowo niewielkie obciążenie wstępne na trzonie zaworowym 64 w położeniu zamkniętym i podczas zalewania systemu, a znacznie większe obciążenie, kiedy zawór 62 jest w położeniu otwartym. W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku optymalne łączne wstępne obciążenie sprężyn dla jednokierunkowego zaworu 62 z maksymalnym skokiem grzybka 66 zaworu wynosi w przybliżeniu 0,38 kg. Wartość ta będzie się zmieniać w zależności od wielkości zaworu, kształtu geometrycznego elementów, maksymalnego skoku i innych parametrów rozpylacza farby. Optymalna siła wstępnego obciążenia działająca na zawór w położeniu zamkniętym wynosi w przybliżeniu 0,059 kg.

W wyniku zastosowania zespołu dwu sprężyn w jednokierunkowym zaworze 62 skok grzybka 66 zaworu można zwiększyć, co umożliwia większe natężenie przepływu płynu poprzez wlotowy jednokierunkowy zawór 62 bez kawitacji farby przy zachowaniu jednak odpowiedniego czasu reakcji wlotowego jednokierunkowego zaworu i przy zmniejszeniu do minimum szkodliwych wpływów zużycia elementów, zmniejszonego zalewania i podciśnieniowego działania systemu.

Oprócz jednokierunkowego zaworu 62 trójnik 36 przyczynia się do zmniejszenia kawitacji w farbie przez tłumienie wyskoków przyspieszenia przekazywanych w płynie od odkształcalnej membrany 72. Na fig. 2 oznaczono poziom 98 farby w trzecim ramieniu 46 trójnika 36 po zalaniu rozpylacza 10 farby i podczas pracy. W danym korzystnym przykładzie wykonania komora 52 w trzecim ramieniu 46 zawiera pewną zamkniętą ilość powietrza, korzystnie pod podciśnieniem większym niż około 3390 Pa i w przybliżeniu 10200 Pa. To powietrze zamknięte w komorze 52 w trzecim ramieniu 46 trójnika 36 tłumi wyskoki przyspieszenia przekazywane z membrany 72 przez farbę we wlotowej wkładce zaworowej 54 i w drugim ramieniu 42 trójnika 36, by wyrównać przez to przepływ farby. Chociaż farba u wylotu lub w drugim ramieniu 42 trójnika 36 może podlegać pewnym wyskokom przyspieszenia i siłom przyspieszenia/opóźnienia wytwarzanym przez odkształcalną membranę 72, ta objętość farby, która pozostaje po stronie wlotowej trójnika 36 lub po stronie pierwszego ramienia 38, jest odizolowana od wyskoków przyspieszenia. Farba usytuowana w komorze 52 w trzecim ramieniu 46 jest wciągana w drugie ramię 42 wraz z farbą z rury ssawnej 34 i z pierwszym ramieniu 38, podczas gdy wlotowy jednokierunkowy zawór 62 jest otwarty i farba jest przez niego wciągana. Dodatkowy dopływ farby z komory 52 przezwycięża wyskoki przyspieszenia i zapobiega kawitacji w drodze P farby. Dzięki temu nie występują zjawiska kawitacji farby, jej wrzenia ani przerwy w przepływie, przez co zapobiega się skutecznie występowaniu braków ciśnienia w rozpylaczu 10 farby i innym problemom uprzednio mającym miejsce przy eksploatacji bezpowietrznych membranowych rozpylaczy farby.

Dzięki zastosowaniu trójnika 36, który tłumi wyskoki przyspieszenia i siły pochodzące od przyspieszenia/opóźnienia przenoszone w farbie, oraz dzięki zastosowaniu zespołu dwusprężynowego we wlotowym jednokierunkowym zaworze 62, który umożliwia zwiększony

179 315 przepływ płynu poprzez ten zawór, znakomita większość problemów związanych z kawitacją i spadkiem ciśnienia w bezpowietrznych rozpylaczach 10 farby zostaje przezwyciężona bez konieczności znacznej przebudowy rozpylacza farby lub innych zmian w całym układzie.

Należy zauważyć, że chociaż przedstawiono tu i opisano zespoły tłumika i dwusprężynowego wlotowego jednokierunkowego zaworu, każda cecha może być wykorzystana oddzielnie w celu uniknięcia kawitacji farby na drodze jej przepływu w bezpowietrznym rozpylaczu farby. Każda z opisanych cech niezależnie przyczynia się do rozwiązania opisanych powyżej problemów i nie powinny być one traktowane jako wzajemnie zależne od siebie przy osiąganiu celów i zadań przedmiotowego wynalazku. Ponadto zastosowanie tłumika i dwusprężynowego wlotowego jednokierunkowego zaworu w połączeniu zapewnia większe zalety dzięki unikaniu większości problemów z kawitacją niż przy stosowaniu każdego z tych rozwiązań oddzielnie.

179 315

FIG.2

179 315

FIG. 3 & £2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zespół wlotowy pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby, zawierający zawór przepuszczający farbę w pozycji otwarcia, oraz główną sprężynę, która jest sprzężona z tym zaworem w pozycji zamknięcia zaworu i której kierunek wyzwolenia energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu, znamienny tym, że ma pomocniczą sprężynę (86), która jest sprzężona z zaworem (62) tylko w pozycji jego otwarcia, przy czym w pozycji otwarcia zaworu (62) obie sprężyny (84, 86) są ściśnięte i kierunek wyzwolenia ich energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu (62), z tym, że w pozycji otwarcia zaworu (62) siła zamykająca zawór (62) pochodząca od sprężyn (84, 86) jest większk niż siła zamykająca pochodząca od sprężyny (84) w pozycji zamknięcia zaworu (62).
2. 2. Zespół wlotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że sprężyna (86) ma sztywność większą od sztywności sprężyny (84).
3. 3. Zespół wlotowy · według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że sprężyny (84, 86) są śrubowymi sprężynami ściskanymi.
4. 4. Zespół wlotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że sprężyna (86) jest umieszczona współosiowo wewnątrz sprężyny (84).
5. 5. Zespół wlotowy pompy membranowej bezpowietrznego rozpylacza farby, zawierający zawór przepuszczający farbę w pozycji otwarcia, oraz główną sprężynę, która jest sprzężona z tym zaworem w pozycji zamknięcia zaworu i której kierunek wyzwolenia energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu, znamienny tym, że ma pomocniczą sprężynę (86), która jest sprzężona z zaworem (62) w pozycji jego otwarcia i zamknięcia, przy czym w pozycji otwarcia zaworu (62) obie sprężyny (84, 86) są ściśnięte i kierunek wyzwolenia ich energii sprężystości jest zgodny z kierunkiem zamykania zaworu (62), z tym, że w pozycji otwarcia zaworu (62) siła zamykająca zawór (62) pochodząca od sprężyn (84, 86) jest większa niż siła zamykająca pochodząca od sprężyn (84, 86) w pozycji zamknięcia zaworu (62).
6. 6. Zespół wlotowy według zastrz. 5, znamienny tym, że sprężyna (86) ma sztywność większą od sztywności sprężyny (84).
7. 7. Zespół wlotowy według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że sprężyny (84, 86) są śrubowymi sprężynami ściskanymi.
8. 8. Zespół wlotowy według zastrz. 5, znamienny tym, że sprężyna (86) jest umieszczona współosiowo wewnątrz sprężyny (84).