DE69109949T2

DE69109949T2 - Verbesserungen bei oder im Zusammenhang mit elektrostatischem Isolieren und Pumpen elektrisch leitender Beschichtungsmaterialien.

Info

Publication number: DE69109949T2
Application number: DE69109949T
Authority: DE
Inventors: Kenneth J. Westlake Ohio 44145 Coeling; Ronald J. Amherst Ohio 44001 Hartle; Ronald D. North Royalton Ohio 44133 Konieczynski
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2011-07-16
Also published as: EP0467626B1; US5340289A; ES2073683T3; DE69109949T3; CA2044827A1; US5221194A; EP0467626A1; MX9100262A; DE69109949D1; AU632701B2; JP3217394B2; JPH05115815A; EP0467626B2; KR920002229A; ES2073683T5; KR0165118B1; AU8040791A; BR9102989A; EP0620046A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisches Spritz- bzw. Sprühbeschichten, und insbesondere eine Vorrichtung zum elektrostatischen Isolieren einer Förderquelle elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterialien, wie Farben auf Wasserbasis, von elektrostatischen Beschichtungsverteilern und zum Pumpen solcher Beschichtungsmaterialien zwischen der Quelle und den Verteilern.
Die Technik des elektrostatischen Sprühens bzw. Spritzen wird in der Industrie seit vielen Jahren eingesetzt. Üblicherweise wird das Beschichtungsmaterial in atomisierter Form abgegeben. Eine elektrostatische Ladung wird den atomisierten Partikeln aufgeprägt, welche dann in Richtung auf ein Substrat abgegeben werden, das auf ein zu den Partikeln unterschiedlichen Potential gehalten wird, um eine elektrostatische Anziehung für die geladenen, atomatisierten Partikel zu schaffen. In der Vergangenheit waren die auf Lösungsmitteln basierenden Sorten an Beschichtungsmaterialien, wie Firnisse, Lacke, Emailien und dgl., die ersten Materialien, die für elektrostatische Beschichtungsanwendungen eingesetzt wurden. Ein Problem bei solchen Beschichtungsmaterialien besteht darin, daß sie eine Atmosphäre erzeugen, welche sowohl explosiv als auch toxisch ist. Die explosive Natur der Umgebung bedeutet ein Sicherheitsrisiko, falls ein Funke, beispielsweise durch plötzliches Erden der Düse der Spritz- bzw. Sprühpistole, unbeabsichtigt erzeugt werden sollte, der das Lösungsmittel in der Atmosphäre entzünden kann, was eine Explosion hervorruft. Die toxische Natur der Arbeitsplatzatmosphäre, die durch die auf Lösungsmitteln basierenden Beschichtungsmaterialien hervorgerufen wird, kann eine Gesundheitsgefahr bedeuten, sollte ein Mitarbeiter die Lösungsnebel einatmen.
Die Verwendung von auf Wasser basierenden Beschichtungsmaterialien verringert demgegenüber die Probleme hinsichtlich der Explosivität und Toxizität. Bedauerlicherweise hat der Übergang von elektrostatischen Spritz- bzw. Sprühverfahren mit auf Lösungsmitteln basierenden Beschichtungsmaterialien zu elektrostatischen Spritz- bzw. Sprühverfahren mit auf Wasser basierenden Beschichtungsmaterialien das Risiko elektrischer Schläge erheblich erhöht, was demgegenüber ein verhältnismäßig kleines Risiko bei auf Lösungsmitteln basierenden Beschichtungsmaterialien war. Das Risiko eines elektrischen Schlages bei auf Wasser basierenden Beschichtungsmaterialien beruht auf ihrer extremen elektrischen Leitfähigkeit, wobei die spezifischen elektrischen Widerstände solcher Beschichtungsmaterialien auf Wasserbasis häufig in dem Bereich von 100 bis 10.000 ohm cm (Ω cm) fallen. Im Gegensatz hierzu liegen die spezifischen elektrischen Widerstände bei mäßig elektrisch leitenden Beschichtungsmaterialien, wie Metallicfarben bei 200.000 bis 100.000.000 ohm cm (Ω cm), wobei die spezifischen elektrischen Widerstände 100.000.000 ohm cm (Ω cm) für auf Lösungsmitteln basierende Lacke, Firnisse, Emailien oder dgl. übersteigen.
Der spezifische elektrische Widerstand des Beschichtungsmaterials ist für das Problem des potentiellen Elektroschlags, welcher während eines elektrostatischen Beschichtungsvorganges auftreten kann, von Bedeutung. Bei Beschichtungsmaterialien, welche entweder überhaupt nicht elektrisch leitend oder nur gering elektrisch leitend sind, weist das Beschichtungsmaterial, das in der von der Ladeelektrode an der Spitze der Beschichtungsabgabeeinrichtung bzw. dem Beschichtungsverteiler zu dem Versorgungstank zurückführenden Rohrleitung vorhanden ist, einen ausreichenden elektrischen Widerstand auf, um eine elektrostatische Aufladung des Materials in dem Speichertank oder des Tankes selbst zu verhindern. Wenn jedoch Beschichtungsmaterial gut elektrisch leitend ist, wie Beschichtungsmaterialien auf Wasserbasis, ist der Widerstand des Beschichtungsmaterials in der Zuführleitung sehr gering. Im Ergebnis läd eine Hochspannungsladeelektrode, die in der Nähe der Düse der Abgabeeinrichtung bzw. des Verteilers angeordnet ist, nicht nur die Beschichtungspartikel, sondern das in der Rohrleitung sowie in dem Versorgungstank vorhandene Beschichtungsmaterial und den Versorgungstank selbst elektrostatisch auf. In einem solchen Fall riskiert die Bedienungsperson, die unbeabsichtigt in Kontakt mit einem freiliegenden Versorgungstank, mit einer aufgeladenen Rohrleitung oder irgendeinem anderen aufgeladenen Teil des Systems in Berührung kommt, einen schweren elektrischen Schlag, sofern nicht dieses Teil geerdet ist, um die Elektrizität abzuleiten. Wenn aber die Vorrichtung tatsächlich an jedem Punkt geerdet ist, wird die Elektrostatik nicht funktionieren, da die Hochspannungsladung an der Beschichtungsabgabeelektrode ebenso abgeführt werden würde.
Die DE-A-37 25 172 offenbart eine elektrostatische Beschichtungsvorrichtung, bei der ein Zwischenisoliertank durch elektrisch isolierte Leitungen zwischen einer Beschichtungsmaterialquelle und einer Abgabeeinrichtung bzw. einem Verteiler eingesetzt ist, wobei die Leitungen abwechselnd befüllt und entleert werden, so daß die Quelle und die Abgabeeinrichtung kontinuierlich voneinander isoliert sind. Bei einer Ausführungsform ist der Isoliertank mit einem verschiebbaren Kolben versehen, um das Volumen des Tanks an den Betrag an Beschichtungsmaterial, der zum Beschichten eines einzelnen Werkstückes erforderlich ist, anzupassen.
Eines der Verfahren zur Verringerung des Problems "elektrischer Schlag" ist z.B. in dem US-A-3 971 337 offenbart, das eine Vorrichtung zum elektrostatischen Isolieren des Vorratstanks zeigt, der mit der Beschichtungsabgabeeinrichtung bzw. dem Verteiler verbunden ist. Während diese Vorrichtung bei schubweiser Vorgehensweise zufriedenstellend arbeitet, ist sie nicht ohne weiteres dazu in der Lage, kontinuierliche Farblinien zu erzeugen, bei denen eine im wesentlichen kontinuierliche Zuführung von Beschichtungsmaterial vorgesehen werden muß.
Dieses Problem hat zu einer Vorrichtung geführt, die z.B. in dem US-A-4 313 475 offenbart ist, bei der ein "Spannungsblockade"-System verwendet wird, wobei elektrisch leitfähiges Beschichtungsmaterial zunächst von einem ersten Beschichtungsvorrat in einen Transportbehälter befördert wird, der elektrisch isoliert von der Spritz- bzw. Sprühpistole ist. Wenn der Transportbehälter mit Beschichtungsmaterial gefüllt ist, wird er zunächst von dem ersten Beschichtungsvorrat getrennt und anschließend mit einem Lagertank verbunden, welcher wiederum mit einem oder mehreren Beschichtungsabgabeeinrichtungen bzw. Verteilern verbunden ist. Das Beschichtungsmaterial wird von dem Transportbehälter in den Lagertank gefördert, um den Lagertank mit einem Vorrat an Beschichtungsmaterial zur aufeinanderfolgenden Förderung zu der Beschichtungsabgabeeinrichtung zu befüllen. Während der Lagertank die Beschichtungsabgabeeinrichtung mit Beschichtungsmaterial versorgt, wird der Transportbehälter von dem Lagertank abgekoppelt und wieder mit dem ersten Beschichtungsvorrat verbunden, um eine weitere Menge an Beschichtungsmaterial aufzunehmen, so daß der Beschichtungsvorgang im wesentlichen kontinuierlich durchgeführt werden kann.
Ein wichtiges Merkmal der in dem US-A-4 313 475 offenbarten Vorrichtung besteht darin, daß die Spannungsblockade bzw. Spannungsunterbrechung oder Luftunterbrechung zu jeder Zeit zwischen der ersten Quelle und der elektrisch geladenen Beschichtungsabgabeeinrichtung vorgesehen ist. Ein mögliches Betriebsproblem bei einer derartigen Vorrichtung besteht darin, daß getrennt voneinander eingesetzte Übertragungseinrichtungen, d.h. Pneumatikzylinder oder dgl. verwendet werden, um den Transportbehälter mit dem ersten Beschichtungsvorrat und anschließend mit dem Lagertank zu verbinden. Da die beiden Pneumatikzylinder oder andere Übertragungseinrichtungen unabhängig voneinander betätigt werden, ist es möglich, daß eine Fehlfunktion der Steuereinrichtung für derartige Zylinder zu einer Verbindung des Transportbehälters mit dem ersten Beschichtungsvorrat zeitgleich mit einer Verbindung des Transportbehälters mit dem Lagertank führt. Wie vorstehend erläutert wurde, kann der geringe spezifische elektrische Widerstand von Beschichtungsmaterialien auf Wasserbasis zu einer Übertragung einer elektrostatischen Hochspannungsladung von der Beschichtungspistole über das Beschichtungsmaterial zu dem ersten Beschichtungsvorrat führen, was die Gefahr eines Elektroschlages hervorruft.
Ein weiteres Problem bei der in dem US-A-4 313 475 offenbarten Vorrichtung bringt die Leckage und/oder das Tröpfeln von Beschichtungsmaterial während des Transportvorganges mit sich. Wie vorstehend erwähnt wurde, nimmt der Transportbehälter einen Vorrat an Beschichtungsmaterial aus dem ersten Beschichtungsvorrat auf. Er wird dann von dem Beschichtungsvorrat getrennt und anschließend mit dem Lagertank verbunden, um das in ihm befindliche Beschichtungsmaterial zum Zuführen zu der Beschichtungsabgabeeinrichtung abzugeben. Während dieses Transport- oder Übertragungsvorganges muß der Transportbehälter Verbindungen sowohl mit dem ersten Beschichtungsvorrat als auch mit dem Lagertank herstellen und unterbrechen, um die Übergabe des Beschichtungsmaterials durchzuführen. Es wurde dabei herausgefunden, daß die Verbindungs- und/oder Ventilmittel, die bei einer solchen Vorrichtung verwendet werden, anfällig für Leckagen und/oder Tröpfeln sind. Zusätzlich kann eine Leckage von solchen Verbindungen zu Erdungen führen, wodurch sich die Spannung in der elektrostatischen Beschichtungsabgabeeinrichtung verringert. Ebenso kann sie die Gefahr für einen elektrischen Schlag hervorrufen, wenn ein Strom an tröpfelndem Beschichtungsmaterial in Berührung mit einem ungeerdeten Gegenstand gelangt, welcher durch die Bedienungsperson berührt werden kann.
Weitere mögliche Bedienungsprobleme bei Vorrichtungen, wie sie in dem US-A-4 313 475 offenbart sind, sind mit der Handhabung des Beschichtungsmaterials innerhalb des Systems verbunden. Bei einer derartigen Vorrichtung wird dem Beschichtungsmaterial gestattet, sich innerhalb des Transportbehälters und/oder Lagertanks anzusammeln oder zur Ruhe zu kommen. Die Pigmente innerhalb von Beschichtungsmaterialien, wie Farben, tendieren dazu, sich abzulagern, wenn ihnen gestattet wird, innerhalb eines Behälters oder eines Tankes zur Ruhe zu kommen. Derartige Vorrichtungen sehen keine Mittel zum Zirkulieren oder Bewegen des Beschichtungsmaterials innerhalb sowohl des Transportbehälters als auch des Lagertanks vor, um die Pigmente und andere Fest- bzw. Schwebkörper in Suspension zu halten.
Ein weiteres Problem bei Systemen der in dem US-A-4 313 475 offenbarten Art besteht darin, daß, wenn das Beschichtungsmaterial, wie eine Farbe, zwischen den Transportbehältern und den Tanks der Vorrichtungen sowie zu den Beschichtungsabgabeeinrichtungen transportiert wird. Diese Bewegungsabfolge wird durch den Einsatz von Druckluft innerhalb des Kessels oder des Tanks erreicht, wobei die Druckluft in direkten Kontakt mit dem Beschichtungsmaterial kommt, um dieses aus dem Kessel zu drängen. Eine Luftübergangsfläche hat für viele Farbarten eine Verschlechterung zur Folge. Es ist daher wünschenswert, den Kontakt mit Luft zu vermeiden, bis das Beschichtungsmaterial auf ein spezielles Objekt aufgebracht wird.
Ein Weg der Vermeidung eines direkten Kontaktes von Luft mit der Farbe besteht darin, eine Kolbenpumpe zu verwenden, die eine zylindrische ein Reservoir definierende Wand mit einem darin beweglichen Kolben aufweist. Luft oder ein anderes Arbeitsfluid wirkt auf eine Seite des Kolbens ein, der die auf der anderen Seite des Kolbens befindliche Farbe aus dem Reservoir drängt. Bei diesen Arten an Kolbenpumpen ist der Kolbenkopf mit einer oder mehreren Umfangsnuten ausgebildet, von denen jede eine Dichtung in der Weise trägt, daß sie an den Wänden des Zylinders gleitend anliegt. Während Kolbenpumpen dieses Typs das Problem des direkten Kontaktes von Luft und Farbe verhindern, wurden andere Schwierigkeiten bei ihrem Betrieb beobachtet.
Ein Problem bei Kolbenpumpen der vorstehend beschriebenen Art besteht darin, daß die Dichtungen an dem Pistolenkopf nicht wirksam genug sind, um die Zylinderwand vollständig von Farbe sauber zu wischen, wenn sich der Kolben innerhalb des Reservoirs hin- und herbewegt. Als Ergebnis kann sich ein dünner Farbfilm auf der Zylinderwand bilden, welcher durch Konktakt mit der Treiberluft, die in das Reservoir gelangt, wenn sich der Kolben darin hinund herbewegt, austrocknen kann. Diese getrocknete Farbe bildet einen schleifenden, hochreibenden Rest an der Zylinderwand, welcher zu ungleichmäßigen Bewegungen des Kolbens und zu einer ständigen Fehlfunktion der Dichtungen führen kann. Zusätzlich können derartige Farbablagerungen so ausreichend haftend oder klebend sein, daß sie die Bewegung des Kolbens erheblich einschränken, insbesondere wenn der Systembetrieb für eine Zeitperiode aus irgendeinem Grund unterbrochen wird.
Ein weiteres Problem bei Kolbenpumpen des vorstehend beschriebenen Typs besteht in einem Phänomen, welches unter dem Begriff "Druckfalle" (pressure trap) bekannt ist. Dieser Zustand wird, wo der Kolbenkopf mit einer oder mehreren sich entlang seines Umfangs erstreckenden Dichtungen versehen ist, die zueinander axial beabstandet sind, durch eine charakteristische Menge an abgewischtem Beschichtungsmaterial von den Wänden des Zylinders verursacht. Ein Reservoir an Beschichtungsmaterial kann sich in dem axialen Zwischenraum bzw. in den axialen Zwischenräumen zwischen den Dichtungen aufbauen, welches die der unter Druck stehenden Seite des Kolbens gegenüberliegend angeordnete Dichtung in ihre Nut in dem Kolbenkopf drängt. Wenn beispielsweise Druckluft in das Reservoir der Pumpe auf die eine Seite des Kolbenkopfes gelangt, wird das innerhalb des Axialraumes zwischen den Dichtungen gefangene Beschichtungsmaterial in eine Richtung auf die Beschichtungsmaterialseite des Kolben gedrängt, welche wiederum die der Beschichtungsseite nahe Dichtung gegen die Kante der Nut in dem Pistolenkopf drängt. Wenn die gegenüberliegende Seite des Pistolenkopfs unter Druck gesetzt wird, d.h. nach dem Empfang von Beschichtungsmaterial, wird das zwischen den Dichtungen gefangene Beschichtungsmaterial in die Gegenrichtung gedrängt, d.h. in Richtung auf die Luftseite des Kolbenkopfes, wodurch die der Luftseite nahe Dichtung gegen ihre Nut in dem Pistolenkopf gedrängt wird. Dieses Problem der Druckfalle erzeugt ein zusätzliches Hemmnis in dem System und beschleunigt den Dichtungsverschleiß.
Gemäß der Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Befördern von elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial von einer Quelle zu einem elektrostatischen Verteiler ein erstes Fördermittel, durch welches Beschichtungsmaterial von der Quelle in eine Pumpe überführt werden kann, ein zweites Fördermittel, durch welches Beschichtungsmaterial von der Pumpe zum Verteiler gepumpt werden kann, ein dem ersten Fördermittel zugeordnetes Isoliermittel zum elektrischen Isolieren der Pumpe von der Quelle während des Pumpens von Beschichtungsmaterial von der Pumpe zum Verteiler und ein zweites, dem zweiten Fördermittel zugeordnetes Isoliermittel zum elektrischen Isolieren der Pumpe von dem Verteiler während des Überführens von Beschichtungsmaterial in die Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe ausgelegt ist, in ihr befindliches Beschichtungsmaterial gegenüber einem Kontakt mit Luft zu isolieren, und daß Steuermittel vorgesehen sind, um sicherzustellen, daß das erste Isoliermittel vor der Zeit oder zur selben Zeit aktiviert wird, bei der das Beschichtungsmaterial beginnt, das zweite Fördermittel zu durchströmen, und um sicherzustellen, daß das zweite Isoliermittel vor der Zeit oder zur selben Zeit aktiviert wird, bei der das Beschichtungsmaterial beginnt, durch das erste Fördermittel zu strömen.
Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Befördern von elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial, wie Farbe auf Wasserbasis, von einer Quelle zu einem elektrostatisch aufgeladenen Verteiler oder einer elektrostatisch aufgeladenen Spritz- bzw. Sprühpistole gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine erste und zweite Ventileinrichtung (shuttle-Einrichtung) sowie ein großes Reservoir und eine Kolbenpumpe, die zwischen den Ventileinrichtungen angeordnet ist. Die erste Ventileinrichtung ist bezogen auf eine Füllstation zwischen einer Durchlaßstellung, in der sie an der füllstation angekoppelt bzw. angekuppelt ist, und einer neutralen Stellung, in der sie von der Füllstation abgekoppelt bzw. abgekuppelt ist, bewegbar. Eine der beiden Einrichtungen - erste Ventileinrichtung, Füllstation - ist mit der Beschichtungsquelle verbunden, wogegen die andere Einrichtung mit der Kolbenpumpe verbunden ist. Die zweite Ventileinrichtung ist bezogen auf eine Abgabestation zwischen einer Durchlaßstellung, in der sie an der Abgabestation angekoppelt bzw. angekuppelt ist, und einer neutralen Stellung, in der sie von der Abgabestation abgekoppelt bzw. abgekuppelt ist, bewegbar. Eine der beiden Einrichtungen - zweite Ventileinrichtung, Abgabestation - ist mit der Kolbenpumpe verbunden, wogegen die andere mit einer oder mehreren elektrostatischen Beschichtungsabgabeeinrichtungen bzw. Beschichtungsverteilern in Verbindung steht. Das Beschichtungsmaterial wird von der ersten Ventileinrichtung und der Füllstation zu der Kolbenpumpe befördert und anschließend von der Kolbenpumpe über die zweite Ventileinrichtung und der Abgabestation zu einer oder mehreren elektrostatischen Spritz- bzw. Sprühpistolen geführt.
Ausführungsformen gemäß der Erfindung steuern die Bewegung der ersten und zweiten Ventileinrichtung in der Weise, daß ein "Spannungsblockade" oder eine Luftlücke beständig zwischen der Quelle an Farbe auf Wasserbasis und den elektrostatischen Spritz- bzw. Sprühpistolen während eines Beschichtungsvorganges aufrechterhalten wird. Diese Spannungsblockade wird dadurch erzielt, daß sichergestellt wird, daß, wenn die erste Ventileinrichtung mit der Füllstation zum Übertragen des Beschichtungsmaterials zu der Kolbenpumpe verbunden ist, die zweite Ventileinrichtung elektrisch isoliert von der Abgabestation ist, d.h. sich in physikalisch beabstandeter, neutraler Stellung befindet. Auf der anderen Seite ist, wenn Beschichtungsmaterial von der Kolbenpumpe über die zweite Ventileinrichtung und der Abgabestation zu der Spritz- bzw. Sprühpistole überführt wird, die erste Ventileinrichtung physikalisch beabstandet und elektrisch isoliert von der Füllstation. Auf diese Weise werden die erste und zweite Ventileinrichtung niemals in Kontakt mit der Füllstation bzw. der Abgabestation zur gleichen Zeit während eines Beschichtungsvorganges gelangen.
Bewegungen der Ventile zwischen der Durchlaßstellung und der neutralen Stellung können durch ein System von pneumatisch und/oder mechanisch arbeitenden Ventilen ausgeführt werden. Das Ventil system steuert im wesentlichen zwei unterschiedliche Vorgänge, die im Zusammenhang mit dem Fördern von Beschichtungsmaterialien aus der Quelle zu den elektrostatischen Spritz- bzw. Sprühpistolen stehen. In einer ersten Betriebssequenz kann Beschichtungsmaterial aus der Quelle in die Pumpe befördert werden. Dies wird durch Bewegen des ersten Ventils in die Durchlaßstellung erreicht, wodurch Beschichtungsmaterial aus der Quelle in sowie durch das erste Ventil und anschließend durch eine Leitung zu der Pumpe fließt. Gleichzeitig bewegt das Ventil system das zweite Ventil zu der neutralen Stellung, in der es elektrisch isoliert von der Pumpe ist.
Wenn die Kolbenpumpe mit Beschichtungsmaterial befüllt ist, bewegt eine zweite Betriebssequenz des Ventilsystems simultan das erste Ventil in die neutrale Stellung und das zweite Ventil in die Durchlaßstellung. Beschichtungsmaterial kann dann von der Pumpe über das zweite Ventil zu einer zweiten Pumpe abgegeben werden, die zwischen dem zweiten Ventil und einer oder mehreren elektrostatischen Spritz- bzw. Sprühpistolen angeordnet sein kann. Nachdem der Vorrat an Beschichtungsmaterial aus der ersten Pumpe abgegeben worden ist, kehrt das Ventil system zu seiner Ausgangsstellung zurück und nimmt die Befüllung der ersten Pumpe in der vorstehend beschriebenen Weise auf.
Bei den Ausführungsformen der Erfindung kann das Ventilsystem ebenso durch ein Steuergerät betrieben werden, um das gesamte Fördersystem mit einem Lösungsmittel oder dgl. durchzuspülen. In dieser Betriebsart können beide Ventile vorübergehend in die Durchlaßstellung bewegt werden.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung enthält die Pumpe einen hin- und hergehenden Kolben innerhalb eines zylindrischen Gehäuses, welches einen Beschichtungsmaterialeinlaß aufweist, der so ausgerichtet ist, daß Beschichtungsmaterial im wesentlichen tangential in das Gehäuse eingeführt wird, wobei die Pumpe so ausgebildet ist, daß ein Inkontakttreten des Beschichtungsmaterials mit Luft innerhalb der Pumpe verhindert wird. Derartige Pumpen lassen das in ihnen befindliche Beschichtungsmaterial im wesentlichen kontinuierlich zirkulieren, um das Absetzen von Sedimenten oder Pigmenten zu verhindern und ein leichtes Reinigen der Pumpen zu ermöglichen. Wenn Beschichtungsmaterial tangential in das Gehäuse einer derartigen Pumpe eingeführt wird, kreist oder wirbelt das Beschichtungsmaterial entlang der inneren Oberfläche des Gehäuses, um das Verbleiben der Pigmente und anderer Sedimente in Suspension innerhalb des Beschichtungsmaterials zu unterstützen. Die Bodenoberfläche des zylindrischen Gehäuses kann gewölbt oder konkav in ihrer Form sein und die Austrittsöffnung der Pumpe kann in der Mitte dieser gewölbten Oberfläche angeordnet sein. Eine derartige Anordnung eliminiert die Bildung von kleinen Taschen, innerhalb denen sich Sedimente oder Pigmente sammeln können, wenn Beschichtungsmaterial aus der Pumpe ausgetragen wird. Der Pistolenkopf kann in geeigneter Weise so gestaltet sein, daß er mit der Boden des Reservoirs während des Reinigungsvorganges mit Lösungsmittel "ausgefüllt ist", was das Lösungsmittel mit hoher Geschwindigkeit durch die Austrittsöffnung preßt, um eine vollständige Reinigung des Reservoirs sicherzustellen.
Ein weiterer Vorteil einer Pumpe gemäß der Erfindung besteht darin, daß sie die Farbe daran hindert, Kontakt mit der Luft zu bekommen.
In bevorzugten Ausführungsformen enthält die Pumpe eine Kolbenstange, die ein mit dem Kolbenkopf verbundenes Ende und ein zweites Ende aufweist, daß sich nach außen aus dem Reservoir heraus erstreckt. Die Kolbenstange ist mit einer Bohrung versehen, welche in dem Pistolenkopf hineinreicht und zumindest vier in dem Kolbenkopf vorgesehene Zweigkanäle schneidet. Diese Kanäle erstrecken sich radial auswärts von der Kolbenstangenbohrung zu dem äußeren Umfang des Kolbenkopfes in einem Bereich zwischen zwei ringförmigen Umfangsnuten, die in dem Kolbenkopf eingearbeitet sind und jeweils eine Kolbendichtung tragen. Das Ende der Kolbenstange, das sich aus dem Reservoir heraus erstreckt, ist vorzugsweise durch eine Halterung mit einer Plastikrohrleitung verbunden, die eine belüftete Kappe aufweist, welche ein Schmierfluid, wie Wasser, enthält.
Die Ausbildung einer Flüssigkeitsbohrung und zumindest eines Flüssigkeitskanals in dem Kolben hat mehrere Vorteile zur Folge. Zunächst kann Fluid bzw. Flüssigkeit unter Umgebungsdruck aus der Rohrleitung durch die Flüssigkeitsbohrung und radial auswärts innerhalb des einen oder jedes Flüssigkeitskanals zu dem äußeren Umfang des Kolbens in dem Bereich eines Paares an Dichtungen gefördert werden. Die Flüssigkeit bildet eine Schmierung entlang der Zylinderwände, um die Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders zu erleichtern.
Das Vorhandensein von Flüssigkeit zwischen den Dichtungen verhindert ebenso ein gegenseitiges Kontaminieren zwischen der Farbe und der zur Luft hin offenen Seite des Kolbens. Luft, die möglicherweise hinter eine der Dichtungen sickert, wird innerhalb der Flüssigkeit zwischen den Dichtungen aufgefangen und fließt möglicherweise stromaufwärts entlang des oder jedes Flüssigkeitskanals und der Flüssigkeitsbohrung zu dem Plastikrohr und dem Flüssigkeitsreservoir, wo sie austritt. In ähnlicher Weise wird Beschichtungsmaterial, welches hinter eine der Dichtungen durchsickert, mit der Flüssigkeit in der ringförmigen Vertiefung vermischt und fließt eventuell stromaufwärts entlang des oder jedes Flüssigkeitskanals und der flüssigkeitsbohrung zu dem Plastikrohr. Die Anwesenheit von Farbe innerhalb der Flüssigkeit kann ohne weiteres visuell in dem Plastikrohr erfaßt werden und, wenn sie einen vorbestimmten Maximalbetrag erreicht hat, die Flüssigkeitsbohrung und der oder jeder Flüssigkeitskanal in dem Kolben durchgespült und mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt werden.
Ein weiterer Vorteil des Führens von Flüssigkeit mit Umgebungsdruck in die ringförmige Vertiefung besteht darin, das vorstehend beschriebene "Druckfallen"-Problem zu eliminieren, welches zu einem frühzeitigen Dichtungsverschleiß führt. Den Dichtungslippen wird gestattet, sich vollständig gegen das zylindrische Gehäuse zu pressen, da Druck zwischen den Dichtungen durch den oder jeden Flüssigkeitskanal und der Flüssigkeitsbohrung entweichen kann. Dies verringert nicht nur den Dichtungsverschleiß, sondern erzeugt eine verbesserte Dichtung gegen das zylindrische Gehäuse.
Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird eine Kopplungs- bzw. Kupplungseinrichtung vorgesehen, um die füllstation und das erste Ventil sowie die Abgabestation und das zweite Ventil jeweils miteinander zu verbinden. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist jedes der ersten und zweiten Ventile mit Bezug auf die Füllstation bzw. Abgabestation bewegbar, um Beschichtungsmaterial zu oder aus der Kolbenpumpe, die zwischen ihnen angeordnet ist, zu übertragen. Nachdem Beschichtungsmaterial sowohl durch das erste als auch zweite Ventil gefördert worden ist, müssen diese von der jeweiligen Füll- bzw. Abgabestation abgekoppelt werden, um die vorstehend beschriebene Spannungsblockade zu bilden.
Eine derartige Anordnung erzeugt eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen den Kopplungs- bzw. Kupplungsgliedern und verhindert ein Durchsickern von Beschichtungsmaterial, wenn die Kopplungsglieder voneinander getrennt sind. Eine Kopplungs- bzw. Kupplungseinrichtung wird vorgesehen, die ein männliches und ein weibliches Kopplungs- bzw. Kupplungsglied aufweist, die miteinander mit einer Drei-Teile-Dichtung in Eingriff stehen, um Leckage zu vermeiden. Ein Kopplungsglied kann in der Lage sein, "zurückzuschnüffeln" (snuff back) oder ein Vakuum erzeugen, welches in jedem Fall Beschichtungsmaterial, das an den äußeren Abschnitten der Kopplungsglieder vorhanden ist, wenn diese außer Eingriff gelangen, abzieht. Die Bildung einer Saugkraft oder eines negativen Drucks an einem der Kopplungsglieder verhindert das Tröpfeln von Beschichtungsmaterial auf den Boden oder auf die Vorrichtung und vermeidet so eine zeitaufwendige Reinigung und die potentiellen Probleme der Erdung der Beschichtungsabgabeeinrichtung und/oder des Hervorrufens der Gefahr eines Elektroschocks.
Ausführungsformen gemäß der Erfindung schaffen eine Vorrichtung zur Abgabe von hoch elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial, wie Farbe auf Wasserbasis, die die Übertragung von elektrostatischer Ladung aus der Beschichtungsmaterialabgabeeinrichtung zu dem ersten Beschichtungsvorrat verhindert, die das Beschichtungsmaterial zur Vermeidung eines Absetzens zirkulieren läßt, die das Tröpfeln und Reinigungsprobleme verringert, die leicht zu reinigen ist und die ein positives Pumpen des Beschichtungsmaterials ohne Kontamination mit Luft sowie ohne vorzeitigen Pumpendichtungsverschleiß erlaubt.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine graphische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine schematische Ansicht der Figur 1, die das Ventil system in einer Position zum Füllen der ersten Kolbenpumpe zeigt;
Figur 3 eine schematische, zu Figur 2 ähnliche Ansicht, bei der sich jedoch das Ventil system in einer Stellung zur Abgabe von Beschichtungsmaterial aus der ersten Pumpe zu der zweiten Pumpe befindet, die wiederum Beschichtungsmaterial zu der Spritzpistole führt;
Figur 4 eine schematische, zu Figur 2 und 3 ähnliche Ansicht, bei der jedoch das Ventil system in einer Stellung befindet, um einen Durchspülen mit Lösungsmittel durchzuführen;
Figur 5 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung;
Figur 6 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie 6-6 der Figur 5;
Figur 7 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie 7-7 der Figur 6;
Figur 8 eine Schnittansicht von zwei Kopplungsgliedern gemäß der Erfindung in einer entkoppelten Stellung; Figur 9 eine zu Figur 8 ähnliche Ansicht mit jedoch in Eingriff befindlichen Kopplungsgliedern;
Figur 10 eine zu Figur 9 ähnliche Ansicht bei der sich jedoch die Kopplungsglieder in einer Stellung befinden, die den Fluß von Beschichtungsmaterial durch sie hindurch gestattet;
Figur 11 eine vergrößerte Ansicht im Querschnitt einer alternativen Ausführungsform einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung; und
Figur 12 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie 12-12 in Figur 11.
Wie aus Figur 1 hervorgeht, enthält die Vorrichtung 10 ein erstes Gehäuse 12, die eine Füllstation 14 aufweist, welche durch eine Hauptfarbzuführleitung 15 über eine Zweigleitung 16 und ein Ventil 17 mit einer Pumpe und einer Quelle 18 für ein elektrisch leitfähiges Beschichtungsmaterial, wie Farbe auf Wasserbasis, verbunden ist. An der Füllstation 14 ist das männliche, mit den Zuführleitungen 15 und 16 verbundene Kupplungs- bzw. Kopplungsglied 19 einer Kupplungs- bzw. Kopplungseinrichtung 20 vorgesehen, die nachstehend noch näher erläutert wird.
Ein doppelt wirkender Kolben 22 ist innerhalb des ersten Gehäuses 12 gehalten, der eine feststehende Kolbeneinheit 23 und einen bewegbaren Zylinder 25 aufweist, welcher mit einem ersten Ventil (shuttle) 24 verbunden ist. Das erste Ventil 24 ist entlang einer Führungsstange 26, die zwischen der Füllstation 14 und einem Block 27 gehalten ist, in Abhängigkeit zu der hin- und hergehenden Bewegung des Zylinders 25 relativ zu der feststehenden Kolbeneinheit 23 bewegbar, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird. Das Ventil 24 hält das weibliche Kupplungs- bzw. Kopplungsglied 28 der Kopplungseinrichtung 20. Dieses weibliche Kopplungsglied 28 ist durch eine Übertragungs- bzw. Förderleitung 30 mit einer ersten Kolbenpumpe 32 verbunden.
Wie nachstehend noch näher erläutert wird, ist das Ventil 24 mit Bezug auf die Füllstation 14 zwischen einer "Durchlaß"-Stellung, in der das durch das Ventil 24 gehaltene, weibliche Kopplungsglied 28 in Eingriff mit dem durch die Füllstation 14 gehaltenen, männlichen Kopplungsglied 19 gelangt, und einer "neutralen" Stellung, die in Phantomlinien in figur 1 dargestellt ist, bewegbar, in der das Ventil 24 beabstandet und elektrisch isoliert von der Füllstation 14 ist. In der Durchlaßstellung ist das Ventil 24 in der Lage, Farbe von der Quelle 18 über die Zuführleitung 15 und die füllstation 14 zu empfangen und die Farbe über die förderleitung 30 zu der ersten Kolbenpumpe 32 zu fördern.
Die Vorrichtung 10 der Erfindung enthält ebenso ein zweites Gehäuse 34, das eine Abgabestation 36 aufweist, welche durch eine Übertragungs- bzw. Förderleitung 38 mit der ersten Kolbenpumpe 32 verbunden ist. Das zweite Gehäuse 34 ist mit einem doppelt wirkenden Kolben 39 versehen, der eine feststehende Kolbeneinheit 40 und einen bewegbaren Zylinder 42 aufweist, welcher an einem Ventil (shuttle) 48 gehalten ist. In Abhängigkeit der hin- und hergehenden Bewegung des Zylinders 42 relativ zu der Kolbeneinheit 40 ist das Ventil 48 entlang einer Führungsstange 44 bewegbar, die zwischen der Abgabestation 36 und einem Montageblock 50 angeordnet ist, der durch das Gehäuse 34 gehalten wird, wie dies nachstehend noch erläutert wird. Die Abgabestation 36 ist mit dem männlichen Kupplungs- bzw. Kopplungsglied 19 einer Kupplungs- bzw. Kopplungseinrichtung 20 versehen, wogegen das Ventil 48 ein weibliches Kupplungs- bzw. Kopplungsglied 28 in der gleichen Weise wie das Ventil 24 trägt. Das männliche Kopplungsglied 19 ist mit einer Förderleitung 38 verbunden. Das weibliche Kopplungsglied 28, das dem Ventil 48 zugeordnet ist, ist durch eine Leitung 51 mit einer zweiten Kolbenpumpe 52 verbunden. Diese zweite Kolbenpumpe 52 ist wiederum durch eine Leitung 53 mit einer elektrostatischen Sprüh- bzw. Spritzpistole 54 verbunden.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 10 zur Verwendung mit einer luftbetriebenen, elektrostatischen Spritzpistole 54 einsetzbar, d.h. einer Spritzpistole, bei der die Atomisation der Farbe durch Beaufschlagung eines Farbstrahls mit einem oder mehreren Luftstrahlen erfolgt. Diese Art von Spritzpistolen ist im Handel erhältlich. Eine luftbetriebene, elektrotstatische Spritzpistole, die zur Verwendung zusammen mit der Vorrichtung 10 geeignet ist, stellt beispielsweise das Modell Nr. AN-9 dar, welches durch die Nordson Corporation of Amherts, Ohio, USA vertrieben wird. Alternativ kann die Vorrichtung 10 zur Verwendung mit luftlosen, elektrostatischen Spritzpistolen ausgelegt sein, wobei die Atomisation hydraulisch erfolgt. Ein Beispiel einer geeigneten, luftlosen Spritzpistole, die zusammen mit der Vorrichtung 10 verwendet werden kann, ist aus dem US-A-4 355 764 entnehmbar. Bei Verwendung von luftlosen Spritzpistolen, oder bei Anwendungen, wo eine große Zahl an luftbetriebenen Sprühpistolen verwendet werden, kann eine Hochdruckpumpe 55 in die Leitung 53 zwischen der zweiten Kolbenpumpe 52 und der Spritzpistole 54 eingesetzt werden. Diese Pumpe 55 wird verwendet, um den Druck der Farbabgabepumpe 52 zu verstärken, bevor die Farbe zu der bzw. den Spritzpistolen 54 gefördert wird.
Die Ventile 24, 28 fördern Beschichtungsmaterial von der Beschichtungsquelle 18 zu einer oder mehreren elektrostatischen Spritzpistolen 54, während eine Spannungsblockade bzw. Spannungsunterbrechung oder ein Luftspalt zwischen einem der Ventile 24, 48 und der Füll- bzw. Abgabestation 14, 36 andauernd aufrechterhalten wird. Ein Ventil system ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß, wenn sich das Ventil 24 mit Bezug auf die Füllstation 14 in seiner Durchlaßstellung befindet, um die Förderung von Beschichtungsmaterial aus der Quelle 18 in die erste Kolbenpumpe 32 zu ermöglichen, sich das Ventil 48 mit Bezug auf die Abgabestation 36 in seiner neutralen Stellung befindet, so daß ein Luftspalt gebildet wird, welcher das Ventil 48 von der Abgabestation 36 und der elektrostatischen Spritzpistole 54 elektrisch isoliert. Der nachstehend beschriebene Ventilsystemaufbau ist auch in der Lage, die Stellungen der Ventile 24 und 48 umzukehren, wenn das Beschichtungsmaterial von der ersten Kolbenpumpe 32 zu der zweiten Kolbenpumpe und anschließend zur Spritzpistole 54 gefördert wird. D.h., wenn sich das Ventil 48 mit Bezug auf die Abgabstation 36 in seiner Durchlaßstellung befindet, wie dies in Figur 1 durch die Phantomlinien gezeichnet ist, befindet sich das Ventil 24 in seiner neutralen Stellung, wie dies ebenfalls in Phantomlinien gezeichnet ist, wodurch ein Luftspalt zwischen dem Ventil 24 und der Füllstation 14 vorgesehen wird, um das Ventil 24 von der Füllstation 14 elektrisch zu isolieren.
Wie nachstehend noch beschrieben wird, kann die Vorrichtung 10 durch Fördern von Lösungsmittel aus einer Pumpe und einer Lösungsmittelquelle 56 in die Farbzuführleitung 16 und anschließend durch diejenigen Elemente der Vorrichtung 10, welche in Kontakt mit der farbe gelangen, gereinigt werden. Wie es schematisch in Figur 1 dargestellt ist, ist die Lösungsmittelquelle 56 über eine Zweigleitung 58 und einem Ventil 60 mit der Zuführleitung 16 zu Reinigungszwecken verbindbar, wobei während dieser Zeit das Ventil 17, das in der mit der Beschichtungsquelle 18 verbundenen Zweigleitung 16 angeordnet ist, geschlossen ist. Die Vorrichtung 10 der Erfindung kann mit einem Farbwechsler 66 von der Art eingesetzt werden, wie er beispielsweise in dem US-A-4 627 465 und dem US-A-4 657 047 offenbart ist. Der Farbwechsler 66 wird durch eine Zweigleitung 68, die ein Ventil 70 aufweist, mit der farbzuführleitung 16, die zur Vorrichtung 10 führt, verbunden. Wenn es gewünscht wird, verschiedene Farben mit der Spritzpistole 54 verspritzen bzw. versprühen zu können, wird die Vorrichtung 10 zunächst mit Lösungsmittel gereinigt und anschließend eine zur vorhergehenden Farbe unterschiedliche Farbe über den Farbwechsler 66 der Vorrichtung 10 zugeführt, wie die nachstepend noch näher erläutert wird.
In den Figuren 2, 3 und 4 ist ein Ventilsystem zum Steuern des Förderns von Beschichtungsmaterial aus der Beschichtungsquelle 18 zu der Spritzpistole 54 und zum Reinigen mit Lösungsmittel aller Elemente, welche mit dem Beschichtungsmaterial in Berührung kommen, gezeigt. Dieses Ventilsystem steuert drei Betriebssequenzen: nämlich das Füllen der ersten Kolbenpumpe 32 mit Beschichtungsmaterial, das Fördern des Beschichtungsmaterials von der ersten Kolbenpumpe 32 über die Abgabestation 36 zu der zweiten Kolbenpumpe 40 sowie der Spritzpistole 54 und schließlich das Reinigen des Systems mit Lösungsmittel. Jede dieser besonderen Betriebssequenzen wird nun getrennt beschrieben.
Wie es schematisch in Figur 2 dargestellt ist, ist die farbzuführleitung 16 der Beschichtungsquelle 18 mit der Füllstation 14 verbunden. Die Abgabestation 36 ist über die Abgabeleitung 51 mit der zweiten Kolbenpumpe 52 verbunden, welche wiederum mit der Spritzpistole 54 verbunden ist. Um die erste Kolbenpumpe 32 ohne Bildung eines elektrischen Weges bzw. Pfades von der elektrostatischen Spritzpistole 54 zurück zu der Beschichtungsquelle 18 befüllen zu können, ist ein Ventil system vorgesehen, um das Ventil 24 in eine Durchlaßstellung an der füllstation 14 und gleichzeitig das Ventil 48 zu einer beabstandeten oder neutralen Stellung bezogen auf die Abgabestation 36 zu bewegen, so daß das Ventil 48 elektrisch isoliert von der Abgabestation 36 und der Spritzpistole 54 ist.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist ein Ventil 72 mit Antrieb bzw. ein gesteuertes Wegeventil durch eine Leitung 73 mit einer von einer Druckluftquelle 76, wie einem nicht dargestellten Kompressor, der die Betriebsstellen in einem Herstellungbetrieb mit Druckluft versorgt, kommenden Hauptluftzuführleitung 74 verbunden. Eine erste Leitung 78 ist an der Ausgangsseite des Ventils 72 mit einer Seite des doppelt wirkenden Kolbens 22 verbunden, der das Ventil 24 bewegt. Ein Ende der Stichleitung 80 ist mit der ersten Leitung 78 verbunden. Sein gegenüberliegendes Ende ist mit der Einlaßseite eines Ventil 82 mit Antrieb bzw. eines gesteuerten Wegeventils verbunden. Eine Verbindungsleitung 84 erstreckt sich zwischen der Auslaßseite des Ventils 82 und dem doppelt wirkenden Kolben 39 in dem zweiten Gehäuse 34, welches das Ventil 48 trägt.
In der nicht angetriebenen bzw. ungesteuerten, in Figur 2 gezeigten Stellung des Ventils 72 wird Druckluft aus der Quelle 76 gestattet, durch die Leitungen 73 und 74 in die Einlaßseite des Ventils 72 und anschließend über die erste Leitung 78 zu dem Kolben 22 zu gelangen. Dies beaufschlagt eine Seite des doppelt wirkenden Kolbens 22 mit Druckluft, welcher das Ventil 24 nach rechts, wie in Figur 2 dargestellt, in eine Durchlaßstellung bewegt, wodurch das weibliche Kopplungsglied 28, das durch das Ventil 24 gehalten wird, in Eingriff mit dem männlichen Kopplungsglied 29, das durch die Füllstation 14 gehalten wird, gelangt. Zeitgleich wird die durch die erste Leitung 78 fließende Druckluft durch die Stichleitung 80 über das Ventil 82 in den doppelt wirkenden Kolben 39 in dem zweiten Gehäuse 34 geführt. Dies veranlaßt den doppelt wirkenden Kolben 39, das Ventil 48 nach links, wie dies in Figur 2 dargestellt ist, d.h. in eine neutrale Stellung beabstandet zu der Abgabestation 36 zu bewegen, so daß eine Spannungsblockade oder ein Luftspalt zwischen der Abgabestation 36 und dem Ventil 48 hergestellt wird.
Befindet sich das Ventil 24 in der Durchlaßstellung und das Ventil 48 in der neutralen Stellung, wird Farbe von der Beschichtungsquelle 18 über die Zuführleitung 16 in die Füllstation 14 und anschließend über das Ventil 24 sowie die Förderleitung 30 in die erste Kolbenpumpe 32 gefördert.
In den Figuren 5 bis 7 ist die Kolbenpumpe 32 im Detail näher dargestellt. Die zweite Kolbenpumpe 52 ist identisch zu der Pumpe 32. Daher ist die folgende Beschreibung ebenso für diese verwendbar. Die Kolbenpumpe 32 umfaßt eine zylindrische Wand 88, die ein Reservoir 30 definiert, welches an dem unteren Ende durch einen mit mehreren radialen Rippen (nicht gezeigt) versehenen Boden 92 und an seinem oberen Ende durch eine Kappe 96 verschlossen ist. Ein Kolben 98, der eine Stange 100 und ein Kolbenkopf 102 umfaßt, ist axial bewegbar innerhalb des Reservoirs 90 zwischen seinem Boden 92 und der Kappe 96 bewegbar. Die Stange 100 ist mit einer Kippstange 104 in Eingriff bringbar, die schwenkbar an einem Stift 106 einer Halterung 107, die durch die Kappe 96 gehalten wird, montiert ist. In Erwiderung zu einer aufwärtsgehenden Bewegung der Stange 100 wird die Kippstange 104 nach rechts verschwenkt bzw. ausgelenkt, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, was die Stellung eines Ventils 110, welches ebenfalls durch die Halterung 107 gehalten wird, für Zwecke, die nachstehend deutlich werden, verändert.
Die Kappe 96 ist mit einer Ausnehmung 112 nahe der Halterung 107 versehen. Ein Ventil 116 wird durch die Halterung 107 über der Ausnehmung 112 gehalten. Ein Begrenzungsschalter 118 erstreckt sich von dem Ventil 116 durch die Ausnehmung 112 in der Weise, daß sich die Spitz 120 des Begrenzungsschalters 118 zumindest teilweise in das Reservoir 90 hinein erstreckt. Wenn das Reservoir 90 mit Beschichtungsmaterial befüllt wird, wird der Kolbenkopf 102 so nach oben bewegt, daß er in Anlage an die Spitze 120 des Begrenzungsschalters 118 gelangt, um das Ventil 116 zu aktivieren, wie dies nachstehend noch erläutert wird.
Bei einer Ausführungsform wird der Boden 92 der Kolbenpumpe 32 mit einer gewölbten oder konkav gebogenen Oberfläche 122 ausgebildet, die eine Mittenbohrung 124 aufweist, welche mit einem Vorsprung 126, der sich von dem Boden des Kolbenkopfs 102 aus erstreckt, zusammenpaßt. Ein Farbauslaß 127 ist in dem Boden 92 ausgebildet, welcher die Bohrung 124 schneidet und welcher ein äußeres Ende aufweist, das mit der Förderleitung 38 verbunden ist. Der Boden 92 ist ebenso mit einem Beschichtungseinlaß 128 ausgebildet, der mit einem Kanal 130 verbunden ist, der einen Abgabeauslaß 131 an der inneren Oberfläche der zylindrischen Wand 88 der Pumpe 32 aufweist. Wie aus Figur 7 hervorgeht, ist der Kanal mit einem Winkel von ungefähr 30º bezogen auf die Zylinderwand 88 in der Weise ausgerichtet, daß Farbe, die aus der förderleitung 30 über den Einlaß 128 in den Kanal 130 eingefüllt wird, tangential in das Reservoir 90 der Pumpe 32 in einem wirbelnden fließweg entlang der Wand 88 des Reservoirs 90 geführt wird. Der Sinn des Einführens des Beschichtungsmaterials in das Reservoir 90 auf diese Art und Weise besteht darin, eine im wesentlichen kontinuierliche Bewegung des Beschichtungsmaterials innerhalb des Reservoirs 90 zu erhalten und hierdurch Sedimente und/oder Pigmente in Suspension innerhalb des Beschichtungsmaterials zu halten.
Eine alternative Ausführungsform einer Kolbenpumpe 300 ist in den Figuren 11 und 12 dargestellt, die mit der vorstehend in Verbindung mit den Figuren 5 bis 7 erläuterten Pumpe bis auf die nachstehend noch beschriebenen Unterschiede übereinstimmt. Teile, die den Pumpen 32 und 300 gemeinsam sind, weisen die gleichen Bezugszeichen in den Figur 11 und 12 wie in den Figur 5 bis 7 auf.
Bei der Ausführungsform der figuren 11 und 12 enthält die Kolbenpumpe 300 einen Kolben 302, der eine Kolbenstange 304 aufweist, welche mit einer Bohrung 306 ausgebildet ist. Diese Kolbenstange 304 ist mit einem Kolbenkopf 308 verbunden, welcher durch im wesentlichen eine kreisförmige Platte gebildet ist, die gegenüberliegende Seiten aufweist, von denen eine mit einem Vorsprung 126, der dem in Figur 5 dargestellten entspricht, ausgebildet ist. Der Kolbenkopf 308 weist ebenso eine äußere Umfangsfläche 310 zwischen den gegenüberliegenden Seiten auf, welche der Zylinderwand 88 des Reservoirs 90 gegenüberliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Umfangsfläche 310 des Kolbenkopfs 308 mit einem Paar von kreisringförmigen Nuten 312 und 314 versehen, welche Kolbendichtungen 316 bzw. 318 aufnehmen. Die Dichtungen 316, 318 sind innerhalb der kreisringförmigen Nuten 312, 314 in der Weise positioniert, daß sie die Innenoberfläche der Zylinderwand 88 berühren.
Wie aus Figur 12 hervorgeht, ist der Kolbenkopf 308 mit vier Zweigkanälen 320a-d ausgebildet, die um 90º zueinander versetzt sind und die sich radial auswärts von der Bohrung 306 in der Kolbenstange 304 zu der Umfangsfläche 310 des Kolbenkopfs 308 erstrecken. Wie aus Figur 11 hervorgeht, ist jeder der Zweigkanäle 320a-d zwischen den kreisringförmigen Nuten 312, 314 und den Dichtungen 316, 318, die durch den Kolbenkopf 308 gehalten werden, angeordnet.
Das äußere Ende der Kolbenstange 304 ist mit einer mit einem Gewinde versehenen Bohrung ausgebildet, welche eine Halterung 322 aufnimmt, die mit einem klaren bzw. durchsichtigen Plastikrohr 324 verbunden ist, das eine Endkappe 326 aufweist, welche mit einer Entlüftung 328 ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das Rohr 324 und die Kappe 326 mit einem flüssigen Schmiermaterial, wie Wasser, gefüllt, welches infolge der Schwerkraft durch die Bohrung 306 der Kolbenstange 304 und anschließend durch die Zweigkanäle 320a-d in einen axialen Zwischenraum 330 fließt. Dieser axiale Zwischenraum 330 ist durch den Bereich zwischen den kreisringförmigen Nuten 312, 314 und den Kolbendichtungen 316, 318, die durch den Kolbenkopf 308 gehalten werden, und zwischen der äußeren Umfangsfläche 310 des Kolbenkopfs 308 und der zylindrischen Wand 88 des Reservoirs 90 definiert. Das Rohr 324 und/oder die Endkappe 326 können durch andere Mittel ersetzt werden, die Schmierstoffe, wie Wasser, in den Kolben 302 fördern und Luft oder Beschichtungsmaterial daraus entlüften, wie dies nachstehend beschrieben wird.
Das Vorsehen einer flüssigen Schmierung, wie Wasser, innerhalb des axialen Zwischenraums 330 hat eine Reihe von Vorteilen beim Betrieb der Kolbenpumpe 300 zur Folge. Das Wasser innerhalb des Raumes 330 wirkt als eine Schmierung, um die hin- und hergehende Bewegung des Kolbenkopfs 308 entlang der Zylinderwand 88 zu erleichtern und das Antrocknen von Beschichtungsmaterial, wie Farbe, zu verhindern, welche entlang der Zylinderwand 88 zurückbleibt und die der Luft auf der Luftseite des Kolbenkopfs, d.h. an der Oberseite des Kolbenkopfs 308, bezogen auf Figur 11, ausgesetzt sein kann. Das Wasser innerhalb des Raums 330 verhindert ebenso gegenseitige Verunreinigung zwischen der Luft an der Oberseite des Kolbenkopfs 308 und Beschichtungsmaterial, das an der Unterseite des Kolbenkopfs 308 zugeführt worden ist. Luft, welche an der Kolbendichtung 316 vorbeigelangt, wird innerhalb des Wassers im Raum 330 gefangen und über die Zweigkanäle 320a-d sowie der Bohrung 306 in der Kolbenstange 304 zu dem Rohr 324 geführt, wo sie durch die Entlüftung 328 entweichen kann. Beschichtungsmaterial, welches an der Kolbendichtung 318 vorbeigelangt, wird durch das Wasserschmiermittel innerhalb des Raums 330 gefangen und fließt durch den Wasserkörper heraus, der innerhalb der Zweigkanäle 320ad des Kolbenkopfs 308, der Bohrung 306 der Kolbenstange 304 und dem Plastikrohr 324 vorhanden ist. Das Vorhandensein von Beschichtungsmaterial innerhalb des Wasserschmiermittels kann visuell erfaßt werden, wenn es ggf. in das Rohr 324 fließt, was der Bedienungsperson signalisiert, daß das Wasser innerhalb des Rohrs 324, der Stange 304 und dem Kolben 308 ausgetauscht und möglicherweise die Dichtung 318 ersetzt werden sollte.
Ein weiterer Vorteil des Einführens von Wasser in den Raum 330 zwischen den Dichtungen 316, 318 ist die Beseitigung der "Druckfalle" zwischen diesen Dichtungen. Das Wasserschmiermittel innerhalb des Raumes 330 weist Umgebungsdruck auf. Im Ergebnis gibt es einen kleinen oder keinen Druckaufbau in dem Raum 330 zwischen den Dichtungen 316, 318, der ein vollständiges Abdichten seitens der Dichtung 316 verhindern könnte, wenn die Druckluft oberhalb des Kolbenkopfs 308 eingeführt wird, und/oder der eine vollständige Abdichtung der Dichtung 318 verhindert, wenn Beschichtungsmaterial nahe dem Kolbenkopf 308 eingeführt wird. Dies erlaubt beiden Kolbendichtungen 316 und 318, wirksamer abzudichten und verhindert ihren frühzeitigen Verschleiß.
Nachdem die erste Kolbenpumpe 32 mit Beschichtungsmaterial befüllt worden ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde, arbeitet das System in der Weise, daß die erste Kolbenpumpe 32 geleert und das Beschichtungsmaterial über das Ventil 48, die Abgabestation 36 und die zweite Kolbenpumpe 52 schließlich zu der Spritzpistole 54 ausgetragen wird. Dies wird entsprechend der Darstellung in Figur 3 erreicht. Die Hauptluftleitung 74, die mit der Druckluftquelle 76 verbunden ist, setzt sich zu der Einlaßseite des Ventils 116 fort, das an der ersten Kolbenpumpe 32 montiert ist. Eine Auslaßleitung 132 erstreckt sich von der Auslaßseite dieses Ventils 116 zu der Einlaßseite des Ventils 110. Die Auslaßseite des Ventils 110 ist wiederum durch eine Leitung 134 mit der Einlaßseite eines Ventils 136 verbunden. Die Auslaßseite des Ventils 136 ist durch eine Leitung 138 mit dem Antrieb bzw. der Steuerung 140 des Ventils 72 verbunden.
In einer Startbetriebssequenz läßt die Bewegung des Kolben 98 innerhalb des Reservoirs 90 zu Beginn die Kippstange 104 kippen, welche das Ventil 110 nach links schiebt, wie dies in Figur 3 dargestellt ist, wodurch ein Weg durch das Ventil 110 zwischen der Auslaßleitung 132 und der Leitung 134 hergestellt wird. Druckluft aus der Zuführleitung 74 kann solange nicht in die Leitung 132 gelangen, bis sich die Stellung des Ventils 116 von seiner Anfangsstellung, die in Figur 2 gezeigt ist, zu einer nach oben verschobenen Stellung, die in Figur 3 gezeigt ist, verändert. Diese aufwärts gerichtete Bewegung des Ventils 116 wird durch Kontakt des Kolbenkopfs 102 mit dem Begrenzungsschalter 118, der an dem Ventil 116 vorgesehen ist, bewirkt. Wie vorstehend erwähnt wurde, bewegt sich der Kolbenkopf 102 innerhalb des Reservoirs 90 nach oben, wenn das Reservoir 90 mit Beschichtungsmaterial gefüllt wird. Der Kolbenkopf 102 gelangt ggf. in Kontakt mit der Spitze 120 des Begrenzungsschalters, wenn er sich der Kappe 96 nähert.
Wenn das Ventil 116 nach oben zu der in Figur 3 gezeigten Position verschoben wird, fließt ein Impuls an Druckluft aus der Hauptzuführleitung 74 durch das Ventil 116 in die Auslaßleitung 132. Ist das Ventil 110 nach links infolge der Einwirkung durch die Kippstange 104 verschoben worden, wie dies vorstehend beschrieben wurde, fließt Luft aus der Auslaßleitung 132 durch das Ventil 110 und gelangt in die Leitung 134. Die Luft aus der Leitung 134 fließt durch das Ventil 136 in die Leitung 138 und anschließend zu dem Antrieb bzw. der Steuerung 140, der bzw. die zu dem Ventil 72 gehört. In Erwiderung der Anwendung von Pulsen an Steuerluft verschiebt sich das Ventil 72 aus der nicht angetriebenen Startposition, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, nach links, wie es in Figur 3 dargestellt ist, wo das Ventil 72 vorübergehend gehalten oder ortsfest verriegelt wird, bis der Antrieb freigegeben wird. In dieser angetriebenen Stellung wird Druckluft aus der Leitung 73 und 74 über das Ventil 72 in eine zweite Förderleitung 142 geführt, die mit der Auslaßseite des Ventil 72 verbunden ist, während Luft aus dem doppelt wirkenden Kolben 22 über die Leitung 78 und das Ventil 72 herausgelassen wird. Diese zweite Förderleitung 142 ist mit der Seite des doppelt wirkenden Kolbens 22 verbunden, die gegenüber der Leitung 78 liegt. In Abhängigkeit des Druckaufbaus der gegenüberliegenden Seite des doppelt wirkenden Kolbens 22 wird das Ventil 24 aus einer Durchlaßstellung, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, zu einer neutralen Stellung, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, verschoben, wodurch ein Luftspalt oder eine Spannungsblockade zwischen dem Ventil 24 und der Füllstation 14 erzeugt wird.
Eine Stichleitung 144 ist zwischen der zweiten Leitung 142 und der Einlaßseite des Ventils 82 angeordnet. Druckluft wird durch die Stichleitung 144 und das Ventil 82 in eine Förderleitung 146 geführt, welche sich zwischen der Auslaßseite des Ventils 82 und dem doppelt wirkenden Kolben 39 erstreckt, der das Ventil 48 trägt. Diese Förderleitung 146 ist gegenüber der vorstehend beschriebene Leitung 84 mit der gegenüberliegenden Seite des doppelt wirkenden Kolbens 39 verbunden. Daher bewegt der doppelt wirkende Kolben 46 das Ventil 48 in die entgegengesetzte Richtung, d.h., daß das Ventil 48 aus der neutralen Stellung zu einer Durchlaßstellung mit Bezug auf die Abgabestation 36 bewegt wird.
Eine Stichleitung 148 ist zwischen der Förderleitung 146 und dem Antrieb bzw. der Steuerung 150 eines Ventils bzw. eines Wegeventils 152 eingesetzt. Dieses Ventil 152 ist über Leitungen 154 und 156 mit der Hauptluftzuführleitung 74 verbunden, so daß das Ventil 152 mit Druckluft aus der Quelle 76 versorgt wird. In Abhängigkeit des Anlegens von Steuerluft über die Leitung 148 an dem Ventil 142 verschiebt sich das Ventil 152 aus seiner in Figur 2 gezeigten Stellung nach rechts zu der in Figur 3 gezeigten Stellung, so daß der Durchgang von Druckluft aus der Leitung 156 durch das Ventil 152 und eine Pumpenleitung 158 ermöglicht wird. Diese Pumpenleitung 158 erstreckt sich von dem Ventil 152 zu einem Einlaß 159 in der Kappe 96 der Kolbenpumpe 32 und führt Druckluft in den oberen Abschnitt des Kolbenreservoirs 90 (vgl. Fig. 5). Der Aufbau von Druck im Reservoir 90 veranlaßt den Kolbenkopf 102, sich nach unten zu bewegen, wie dies in Figur 3 dargestellt ist, was dann wiederum Beschichtungsmaterial aus dem Reservoir 90 in die Förderleitung 38 führt, die mit dem Auslaß an dem Boden 92 (Fig. 5) der Kolbenpumpe 32 verbunden ist. Das Beschichtungsmaterial fließt durch die Förderleitung 38 zu der Abgabestation 36 und anschließend in das Ventil 48, welches sich nun in einer Durchlaßstellung mit Bezug auf die Abgabestation 36 befindet. Das Beschichtungsmaterial wird von dem Ventil 48 über die Abgabestation 36 und von dort in die Förderleitung 51 zu der zweiten Kolbenpumpe 52 geführt, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
Der Aufbau und der Betrieb der zweiten Kolbenpumpe 52 ist identisch zu der Kolbenpumpe 32 mit der Ausnahme, daß eine andauernde Versorgung mit Druckluft in das Reservoir 90 der Kolbenpumpe 52 über eine Pumpenleitung 164 vorgesehen ist, die mit einem Druckregulator 166 verbunden ist. Dieser Druckregulator 166 wird wiederum mit Druckluft aus einer Leitung 168 versorgt, die mit der aus der Quelle 76 kommenden Hauptluftzuführleitung 74 verbunden ist. Wenn das Reservoir 90 der zweiten Pumpen 54 Beschichtungsmaterial aufnimmt, wird ihr Kolben 98 in Abhängigkeit der Druckluft, die durch den Druckregulator 166 zugeführt worden ist, nach unten gedrängt und das Beschichtungsmaterial wird anschließend mit einem gewünschten Druck über die Leitung 53 zu einer oder mehreren Spritzpistolen 54 geführt.
Während der vorstehend erläuterten Betriebssequenz wird das Ventil 24 zu einer neutralen oder elektrisch isolierten Stellung mit Bezug auf die Füllstation 14 gleichzeitig mit der Bewegung des Ventils 48 zu einer Durchlaßstellung mit Bezug auf die Abgabestation 36 bewegt. Dieses Verschieben oder Bewegen der Ventile 24 und 48 wird in Gang gesetzt durch das Füllen der ersten Kolbenpumpe 32, wie dies vorstehend erläutert wurde, was sicherstellt, daß eine Spannungsblockade immer zwischen der Spritzpistole 54 und der Beschichtungsquelle 18 aufrechterhalten wird.
Wenn der Vorrat an Beschichtungsmaterial innerhalb der ersten Kolbenpumpe 32 in ihrem Reservoir 90 erschöpft ist, bewegt sich die Stange 100 des Kolbens 98 darin in eine vollständig zurückgezogene Stellung, wodurch die dem Ventil 110 zugeordnete Kippstange 104 sich zu ihrer Ausgangsposition zurückbewegt, was dem Ventil 110 gestattet, in die in Figur 2 gezeigte Stellung zurückzukehren. Die Bewegung des Ventils 110 zu seiner ursprünglichen, nicht aktivierten Stellung drückt die Luft aus der Steuerung 140 an dem Ventil 72 heraus. Wenn der Druck an der Steuerung des Ventils 72 zurückgeht, wird irgendeine verbleibende Steuerluft an dem Ventil 72 freigegeben, was ihm gestattet, in eine ungesteuerte Stellung zurückzukehren, wodurch die Auslaßseite des Ventils 72 mit der ersten Leitung 78 anstelle der Leitung 142 verbunden ist. Mit dem Unterdrucksetzen der Leitung 78 wird das Ventil 24 in seine gegenüberliegende Richtung bewegt, d.h. aus der neutralen Stellung zu einer Durchlaßstellung an der Füllstation 14, wie dies vorstehend erläutert wurde. Gleichzeitig veranlaßt das Unterdrucksetzen der Leitung 78 Luft in die Stichleitung 80, durch das Ventil 82 und in die Verbindungsleitung 84 zu der in Figur 3 dargestellten, gegenüberliegenden Seite des doppelt wirkenden Kolbens 39 zu fließen. Das Ventil 48 wird wiederum durch den Kolben 39 aus seiner Durchlaßstellung, die in Figur 3 gezeigt ist, zurück in seine neutrale oder elektrisch isolierte Stellung, die in Figur 2 gezeigt ist, bewegt. Wenn zusätzlich der Strom an Druckluft durch die Leitung 144 durch das Verschieben des Ventils 72 unterbrochen wird, wird der Luftstrom durch die Stichleitung 148 beendet, was dem Ventil 152 gestattet, in seine ungesteuerte Stellung zurückzukehren. Dies stoppt den Luftstrom aus der Luftquelle 76 durch das Ventil 152 und hindert Luft daran, durch die Leitung 158 zu der Kolbenpumpe 32 zu fließen. Wenn kein Luftdruck auf die Kolbenpumpe 32 aus der Leitung 158 einwirkt, kann der Füllvorgang, wie er vorstehend im Zusammenhang mit der Figur 2 beschrieben worden ist, fortfahren, das Reservoir 90 oder die Pumpe 32 mit einer weiteren Charge an Beschichtungsmaterial zu füllen.
Bei vielen kommerziellen Anwendungen ist es wünschenswert, die Farbe des Beschichtungsmaterials von Zeit zu Zeit während eines Produktionsdurchgangs zu ändern. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist die Vorrichtung 10 der Erfindung in der Lage, mit einem Farbwechsler 66 für diesen Zweck verbunden zu werden, welcher durch die Zweigleitung 68, die ein Ventil 70 aufweist, mit der Hauptfarbzuführleitung 15 verbunden ist. Um die farbe des durch die Vorrichtung 10 geförderten Beschichtungsmaterials zu ändern, müssen alle Elemente, mit dem die farbe in Kontakt gelangt, mit Lösungsmittel oder anderen Reinigungsmaterialien gereinigt werden, bevor der Farbwechsel stattfinden kann. Wie aus Figur 4 hervorgeht, kann die Ventilsequenz der Vorrichtung 10 auch so arrangiert werden, daß eine Reinigung der mit der Farbe in Berührung gekommenen Elemente vor einem Farbwechsel und/oder am Ende eines Produktionsdurchganges, wenn die Vorrichtung für einen längeren Zeitraum nicht mehr verwendet werden soll, durchgeführt werden kann.
Wie aus Figur 4 hervorgeht, wird Druckluft aus der Quelle 76 über die Hauptluftleitung 74 und der Leitung 73 zu der Einlaßseite des Ventils 72 geführt. Das Ventil 72 ist in einer ungesteuerten Stellung durch den Betrieb eines Steuergeräts 170 gesperrt. Das Steuergerät 170 führt Druckluft über eine Leitung 172 zu der Steuerung 174 des Ventils 136. Wenn das Ventil 136 angesteuert wird, schiebt sich das Ventil 136 aus seiner in Figur 2 gezeigten Position nach rechts in die in Figur 4 gezeigte Position, so daß ihre Einlaßseite mit der von der Steuerung 140 des Ventils 72 kommenden Leitung 138 verbunden ist. Dies öffnet einen Strömungsweg, um Luft aus der Steuerung 140 des Ventils 72 herausströmen zu lassen, was das Ventil 72 in der ungesteuerten Stellung blockiert.
Wie aus Figur 4 weiter hervorgeht, ist das Ventil 72 in der ungesteuerten Stellung mit seiner Einlaßseite mit der Leitung 73 und mit seiner Auslaßseite mit der ersten Leitung 78 verbunden, die zu dem doppelt wirkenden Kolben 22 führt, welcher das Ventil 24 trägt. Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Füllvorgang für die Farbe erläutert worden ist, veranlaßt das Unterdrucksetzen des doppelt wirkenden Kolbens 22 über die Leitung 78 das Ventil 24, sich in eine Durchlaßstellung in Eingriff mit der Füllstation 14 zu bewegen.
Das Steuergerät 170 ist ebenso über eine Leitung 182 mit der Steuerung 184 des Ventils 82 verbunden. Bei Beaufschlagen mit Steuerluft schiebt sich das Ventil 82 aus seiner in Figur 2 gezeigten Stellung nach unten zu der in Figur 4 gezeigten Stellung, so daß die Einlaßseite des Ventils 82 mit der Stichleitung 80 verbunden ist, welche wiederum mit der Leitung 78 verbunden ist. Druckluft wird daher aus der Leitung 78 in die Stichleitung 80 und anschließend durch das gesteuerte Ventil 82 in die Leitung 146 geführt. Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Beschichtungsabgabevorgang erläutert wurde, wird der doppelt wirkende Kolben 46 bei durch die Leitung 146 fließender Druckluft aktiviert, um das Ventil 48 zu einer Durchlaßstellung an der Abgabestation 36 zu bewegen.
Das Steuergerät 170 wird daher verwendet, um das Ventil 24 zu veranlassen, sich zu einer Durchlaßstellung bezogen auf die Füllstation 14 zu bewegen, und das Ventil 48 zu veranlassen, sich zu einer Durchlaßstellung bezogen auf die Abgabestation 36 zu bewegen. Dieser Zustand geschieht nur in Abhängigkeit von Signalen aus dem Steuergerät 170 und nur zum Zwecke des Einführens von Lösungsmittel in die Vorrichtung 10. Dieser Zustand kann nicht auftreten, wenn Beschichtungsmaterial durch die Vorrichtung 10 gefördert wird.
Zur gleichen Zeit, wie es der Luft gestattet wird, durch die Leitung 146 zu fließen, leitet die mit der Leitung 146 verbundene Stichleitung 148 Druckluft zu der Ansteuerung 150 des Ventils 152. Dies veranlaßt das Ventil 152 sich aus seiner in Figur 2 gezeigten Stellung nach rechts zu der in Figur 4 gezeigten Stellung zu verschieben, was Druckluft gestattet, von der Luftquelle 76 durch die Versorgungsleitung 74, die Zweigleitungen 154 und 156 sowie durch das gesteuerte Ventil 152 und anschließend durch die Pumpenleitung 158 zu fließen, um die Kolbenpumpe 32 mit Druck zu beaufschlagen, wie dies in Verbindung mit einer Erörterung über die Entleerung der Pumpe 32 noch erläutert wird.
Der Reingungsvorgang schreitet durch Schließen der Ventile 17 und 70, die mit der Beschichtungsquelle 18 und dem Farbwechsler 66 verbunden sind, und mit Öffnen des Ventils 60 fort, um dem Lösungsmittel zu gestatten, durch die Leitung 58 in die Hauptversorgungsleitung 15 zu strömen. Das Lösungsmittel gelangt durch die Füllstation 14 sowie dem Ventil 24 und anschließend durch die Leitung 30 zu der Kolbenpumpe 32. Da Druckluft oberhalb der Kolbenpumpe 32 vorhanden ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde, wird das in die Kolbenpumpe 32 fließende Lösungsmittel aus dieser über die Leitung 38 zu der Abgabestation 36 und dem Ventil 48 abgegeben. Aus dem Ventil 48 gelangt das Lösungsmittel über die Leitung 51 zu der zweiten Kolbenpumpe 52 und anschließend über die Leitung 53 zu der Spritzpistole 54. Auf diese Weise werden alle Elemente der Vorrichtung 10, welche in Kontakt mit dem Anstrich bzw. der Farbe gekommen sind, durch das Lösungsmittel gereinigt.
In den Figuren 8 bis 10 ist die Kopplungseinrichtung 20, die jedem der Ventile 24 und 48 zugeordnet ist, im Detail näher dargestellt. Wie vorstehend erläutert wurde, umfaßt jede Kopplungseinrichtung 20 ein männliches Kopplungsglied 19, das vorzugsweise durch die Füllstation 14 und die Abgabestation 36 gehalten wird, und ein weibliches Kopplungsglied 28, das vorzugsweise durch die Ventile 24 und 48 gehalten wird. Die Kopplungseinrichtung 20 des Ventils 24 und der füllstation 14 wird im Detail näher beschrieben, wobei die Kopplungseinrichtung 20 für das Ventil 48 und die Abgabestation 36 sowohl hinsichtlich des Aufbaus als auch des Betriebs hiermit identisch ist.
Das männliche Kopplungsglied 19 enthält einen Zylinder 186, der einen Kanal 188 aufweist, welcher mit einem Einlaß 190 und einem Auslaß 192 ausgebildet ist. Die äußere Wand des Zylinders 186 ist benachbart zu dem Einlaß 190 mit einem Gewinde versehen. Abflachungen 194 erstrecken sich an der Außenseite des Zylinders 186, so daß der Zylinder 186 zum Eingriff mit der Füllstation 14 eingeschraubt und mit einer Halterung (nicht gezeigt) gekuppelt werden kann, welche ein Ende der Hauptbeschichtungsleitung trägt. Ein O-Ring 196 ist vorzugsweise zwischen der Abflachung 194 und der Füllstation 14 eingesetzt, um eine fluiddichte Abdichtung dazwischen zu erzeugen.
Der Zylinder 186 wird innerhalb einer Ausnehmung 198, die in einem Käfig 200 ausgebildet ist, aufgenommen. Vorzugsweise ist die äußere Oberfläche des Zylinders 186 an seinem Auslaßende 192 mit einem Gewinde versehen, um im Eingriff mit dem Gewinde an der Wand 199 zu gelangen, die durch die Ausnehmung 198 des Käfigs 200 definiert ist. Die Käfigwand 199 ist mit einer Vertiefung, welche einen O-Ring 202 aufnimmt, mit einem Sitz, welcher einen Ring 206 trägt, und mit einem zweiten Sitz ausgebildet, der an dem Auslaß 209 der Ausnehmung 198 ausgebildet ist und der einen O-Ring 210 hält. Vorzugsweise weist der Auslaß 209 in dem Käfig 200 eine radial auswärts gephaste oder sich konisch ringförmig erweiternde Kante 211 auf, welche in einer flachen äußeren Oberfläche 213 des Käfigs 200 endet.
In der zusammengefügten Stellung berührt das innere Ende des Zylinders 186 den Ring 206 des Käfigs 200. Der O-Ring 202, der innerhalb der Käfigwand 199 gehalten wird, gelangt in dichten Eingriff mit der äußeren Wand des Zylinders 196 an dem inneren Ende. Der Ring 206 hält den O-Ring 210 in seiner Stellung oberhalb seines Sitzes. Dieser O-Ring 210 bildet eine Dichtung für die Kugel 212 eines Einwegeventils bzw. Rückschlagventils 214, das innerhalb des Kanals 188 des Zylinders 186 vorgesehen ist. Die Kugel 212 liegt an einem Ende an einer Feder 216 an, welche die Kugel 212 gegen den O-Ring 210 drängt. Das gegenüberliegende Ende der feder 216 ist fest mit dem Zylinder 186 an dessen Einlaßende 190 verbunden.
Das weibliche Kopplungsglied 28 ist in dem linksseitigen Abschnitt der figur 8 dargestellt. Das weibliche Kopplungsglied 28 enthält ein ortsfestes Element, d.h. eine Säule 218, die mit einem gestuften Kanal 220 ausgebildet ist, welcher ein Einlaßende 222 und ein Auslaßende 224 aufweist. Der gestufte Kanal 220 definiert eine Säulenwand 221, welche eine äußere Oberfläche aufweist, die mit einem Gewinde an dem einen Ende des Kanals 220 versehen ist, um im gegenseitigen Eingriff mit dem Ventil 24 zu gelangen. Abflachungen 223 sind an der Säulenwand 221 ausgebildet, um die feste Verbindung des weiblichen Kopplungsgliedes 28 mit dem Ventil 24 zu unterstützen. Ein O-Ring 225 ist zwischen der Säule 218 und dem Ventil 24 eingesetzt, um dazwischen eine fluiddichte Dichtung zu bewirken. Da sich das Auslaßende 224 des Kanals 220 in dem weiblichen Kupplungsglied 28 in einer ortsfesten Stellung an dem Ventil 24 befindet, ist es mit der Förderleitung 30, die zu der Kolbenpumpe 32 führt, verbunden.
Das Einlaßende 222 des gestuften Kanals 220 ist mit Zweigkanälen 226 verbunden, von denen jeder mit einem Winkel zu der Achse des gestuften Kanals 220 ausgerichtet ist. Ein Sitz 230 ist in der Säulenwand 221 ausgebildet, die den Kanal 220 definiert. Dieser Sitz gelangt in Eingriff mit der Kugel 234 eines Einwegeventils bzw. Rückschlagventils 236, das innerhalb des Kanals 220 angeordnet ist. Die Kugel 234 wird in Eingriff mit dem Sitz 230 durch eine Feder 238 gedrängt, die fest mit der Säulenwand 221 an dem Auslaß 224 des gestuften Kanal verbunden ist.
Das weibliche Kopplungsglied 28 umfaßt ebenso ein bewegbares Zwei-Teile- Element zusätzlich zu der feststehenden Säule 218. Ein Teil dieses bewegbaren Elements umfaßt eine Hülse 242, die mit einem zylindrischen Flansch 244 versehen ist, der mit einem Kopfabschnitt 246 verbunden ist. Der zylindrische Flansch 244 der Hülse 242 gelangt in gleitenden Eingriff mit der äußeren Oberfläche der Säulenwand 221. Eine einen O-Ring 250 tragende Vertiefung ist an der äußeren Oberfläche der Säule 221 vorgesehen, um eine Dichtung mit dem zylindrischen Flansch 244 zu bilden. Mit der oberhalb der Säulenwand 221 befindlichen Hülse 242 wird eine Ansaugausnehmung 252 innerhalb der Hülse 242 gebildet und das Volumen dieser Ansaugausnehmung 252 wird durch die Position der festen Säule 218 bestimmt, wie dies nachstehend noch erläutert wird.
Der Kopfabschnitt 246 der Hülse 242 weist eine mit einem Gewinde versehene äußere Oberfläche auf, die an der ringförmigen Verlängerung 254 eines Kragens 256 montiert ist, der den zweiten Teil des bewegbaren Elements des weiblichen Kopplungsgliedes 28 bildet. Der Kragen 256 ist mit einer Ausnehmung 258 ausgebildet, die eine form aufweist, welche die Aufnahme des Käfigs 200 des männlichen Kopplungsgliedes 19 gestattet, wie dies nachstehend erläutert wird. Die Außenwand 260 des Kragens 256, die die Ausnehmung 258 definiert, enthält eine Vertiefung, die einen O-Ring 264 trägt, und eine ringförmige Rippe 266, die an dem äußeren Ende einer in dem Kragen 256 ausgebildeten Mittenbohrung 268 angeordnet ist. Diese Mittenbohrung 268 fluchtet mit dem Einlaß 270 zur Ansaugausnehmung 252, die in der Hülse 242 ausgebildet ist. In der zusammengefügten Stellung der Hülse 242 und des Kragens 256 gelangt der Kopfabschnitt 246 der Hülse 242 in Eingriff mit der Basis des Kragens 256. Ein O-Ring 272, der innerhalb eines in dem Kragen 256 ausgebildeten Sitzes angeordnet ist, gelangt in Kontakt mit einem ringförmigen Vorsprung 276 des Hülsenkopfabschnitts 246, um dazwischen eine Dichtung zu bilden.
Eine Ventilbetätigungseinrichtung 278 ist an der feststehenden Säule 218 in den Zweigkanälen 266 eingeschraubt. Diese Ventilbetätigungseinrichtung 278 erstreckt sich durch die Ansaugausnehmung 252 in der Hülse 242 und in die Mittenbohrung 268 des Kragens 256 hinein. Zusätzlich erstreckt sich eine schwere Schraubenfeder 280 zwischen dem Ventil 24 und dem Kopfabschnitt 246 der Hülse 242. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind die Hülse 242 und der Kragen 256 axial mit Bezug auf die feststehende Säule 218 bewegbar. Die Schraubenfeder 280 ist vorgesehen, um die Hülse 242 und den Kragen 256 in eine Stellung zurückkehren zu lassen, wenn die männlichen und weiblichen Kopplungsglieder entkoppelt sind, wie dies nachstehend noch erläutert wird.
Die Kopplungseinrichtung 20 ist so aufgebaut, daß sie eine fluiddichte Dichtung vorsieht, wenn das weibliche und männliche Kopplungsglied 19, 28 miteinander in Eingriff gelangen, und ist ebenso ausgestaltet, um das Tröpfein von Beschichtungsmaterial aus diesen Kopplungsgliedern 19, 28 zu verhindern, wenn diese außer Eingriff gelangen. Eine Drei-Teile-Dichtung ist zwischen dem männlichen und weiblichen Kopplungsgliedern 19, 28 vorgesehen, um Leckage zu vermeiden, wenn diese Glieder miteinander in Eingriff gelangen. Eine Saugkraft oder ein negativer Druck wird innerhalb der Ansaugkammer 252 des weiblichen Kopplungsgliedes 28 erzeugt, wenn dieses außer Eingriff mit dem männlichen Kopplungsglied 19 gelangt, um das Tröpfeln von Beschichtungsmaterial an den äußeren Abschnitten zu verhindern.
Mit Bezug auf die Dichtung, die innerhalb der Kopplungseinrichtung 20 vorgesehen ist, wenn das männliche Kopplungsglied 19 und das weibliche Kopplungsglied 28 miteinander in Eingriff gelangen, sind in Figur 9 das männliche Kopplungsglied 19 und das weibliche Kopplungsglied 28 zu Beginn miteinander in Eingriff. In dieser Stellung ist der Käfig 200 innerhalb der Ausnehmung 258 des Kragens 256 aufgenommen. Eine erste Dichtung ist zwischen der ringförmigen Rippe 276 des Kragens 256 in dem weiblichen Kopplungsglied 228 und dem großen O-Ring 210, der an dem Auslaß 209 des Käfigs 200 gehalten ist, vorhanden. Eine zweite Dichtung wird zwischen der abgeflachten, äußeren Oberfläche 213 des Käfigs 200 und dem O-Ring 264, der in der Ausnehmung innerhalb der Außenwand 260 des Kragens 256 gehalten ist, hergestellt. Eine dritte, Metall-zu-Metall-Dichtung wird zwischen einer angepaßten Oberfläche 267 der ringförmige Rippe 266 des Kragens 256 und der keilförmig sich erweiternden, ringförmigen Kante 211 des Käfigs 200 an dessen Auslaß 209 gebildet. Diese Drei-Teile-Dichtung stellt sicher, daß kein Beschichtungsmaterial während der Förderung von Beschichtungsmaterial zwischen den männlichen und weiblichen Kopplungsgliedern 19, 28 austreten kann.
In Figur 10 ist das männliche und weibliche Kopplungsglied 19, 28 in einer Stellung dargestellt, in der Beschichtungsmaterial von dem männlichen Kopplungsglied 19 in das weibliche Kopplungsglied 28 hinein und durch dieses hindurch geführt wird. Nachdem die Kopplungsglieder 19, 28 anfänglich Kontakt miteinander erhalten haben, veranlaßt eine weitere Bewegung des Ventils 24 mit Bezug auf die Füllstation 14 die Ventilbetätigungseinrichtung 278 des weiblichen Kopplungsgliedes 28 in Kontakt mit der Kugel 212 des Einwegeventils 214 innerhalb des männlichen Kopplungsgliedes 19 zu gelangen und diese von dem 0-Ring 210 abzuheben. Dies erzeugt einen Fließpfad durch den Kanal 188 des Zylinders 186, den Auslaß 209 des Käfigs 200 und in die Ansaugausnehmung 252 der Hülse 242. Von der Ansaugausnehmung 252 tritt das Beschichtungsmaterial in die Zweigkanäle 226 in der feststehenden Säule 218 ein und fließt anschließend in den gestuften Kanal 220. Das Beschichtungsmaterial weist einen ausreichenden Druck auf, um die Kugel 234 des Einwegeventils 236 innerhalb des Kanals 220 des festen Anschlags 218 abzuheben. Hierdurch fließt es durch den Auslaß 224 des gestuften Kanals 220 in die Leitung 30, die zu der ersten Kolbenpumpe 32 führt.
Ein Kopplungsvorgang gemäß der Erfindung schafft eine Saugkraft innerhalb der Ansaugausnehmung 252, um ein tropfenweises Austreten oder ein Verlust von Beschichtungsmaterial im Bereich der miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte der Kopplungsglieder 19, 28 zu verhindern, wenn diese außer Eingriff gelangen. Diese Saugkraft wird durch die Bewegung der Hülse 242 relativ zu der feststehenden Säule 218 erzeugt. Sind das männliche und weibliche Kopplungsglied 19, 28 anfänglich in Kontakt miteinander gelangt, so ist das Volumen der Ansaugausnehmung 252 innerhalb der Hülse 242 verhältnismäßig groß, wie dies aus Figur 9 hervorgeht. Dies beruht darauf, daß die schwere Schraubenfeder 218 die Hülse 242 und den Kragen 256 nahe dem äußersten Ende der feststehenden Säule 218 hält. Während der Bewegung des männlichen und weiblichen Kopplungsgliedes 19, 28 aufeinander zu, gelangt die feststehende Säule 218 weiter in die Ansaugausnehmung 252 hinein. Hierdurch wird die Schraubenfeder 280 zusammengepreßt (vgl. Fig. 10). Nach dem Entkoppeln des männlichen und weiblichen Kopplungsgliedes 19, 28 drängt die Schraubenfeder 280 die Hülse 242 und den Kragen 256 mit Bezug auf die feststehende Säule 218 nach außen, wodurch das Volumen der Ansaugausnehmung 252 zunimmt.
Wenn sich die Hülse 242 und der Kragen 256 nach außen bewegen, gelangt die Ventilbetätigungseinrichtung 278 an dem O-Ring 210 vorbei, welcher einen gegenüber dem Außendurchmesser der Spitze der Ventilbetätigungseinrichtung 278 kleineren Innendurchmesser aufweist, so daß eine vorübergehende Dichtung hier zwischen diesen Teilen erzeugt wird. Diese vorübergehende Dichtung verhindert weiteren Fluß von Beschichtungsmaterial durch den Kanal 192 zur selben Zeit, wenn die Ansaugausnehmung 252 in ihrem Volumen zunimmt. Die Relativbewegung zwischen der feststehenden Säule 218 und der Hülse 242 erzeugt eine Saugkraft oder einen negativen Druck innerhalb der Ansaugausnehmung 252, welche oder welcher die Kugel 234 gegen ihren Sitz 230 zieht, was Rückfluß von Beschichtungsmaterial aus dem Kanal 220 verhindert. Mit dem Fluß aus dem Kanal 192, der durch die Dichtung zwischen der Ventilbetätigungseinrichtung 278 und dem O-Ring 210 blockiert ist, und dem Fluß aus dem Kanal 220, der durch die Kugel 234 blockiert ist, wird der negative Druck, der innerhalb der Ansaugausnehmung 252 erzeugt ist, genutzt, um Beschichtungsmaterial aus den äußeren Bereichen des männlichen Kopplungsgliedes 19 und aus den Bereichen der Ausnehmung 252 und des Kragens 256 des weiblichen Kopplungsgliedes 28 in die Ansaugausnehmung 252 anzuziehen. Dies verringert oder verhindert erheblich Austreten von Tröpfchen des Beschichtungsmaterials aus diesen Bereichen, welche ansonsten auf die Vorrichtung 10 fallen würden.
Die Kolbenpumpe 300, die in den Figuren 11 und 12 gezeigt ist, ist als eine luftbetätigte Pumpe dargestellt, in der Druckluft verwendet wird, um den Kolbenkopf 308 zum Erzeugen einer Kraft für das Beschichtungsmaterial im Reservoir 90 zu bewegen. Der Kolbenkopf und die Kolbenstangenkonstruktion dieses Ausführungsbeispiels können ebenso in einer "doppelt wirkenden" Pumpe verwendet werden, wobei fluid, wie Farbe, während beiden Bewegungsrichtungen des Pistolenkopfes 308 gepumpt wird, wobei für das "Betriebsfluid", welches die Bewegung des Pistolenkopfs 308 verursacht, das gleiche Material wie das Material, welches während eines Abschnitts eines Pumpenzyklus gepumpt werden soll, verwendet werden kann. Zusätzlich könnte die Kolbenstange 304 entfernt werden, so lange der Aufbau beibehalten wird, welcher einen Fließpfad zwischen den Zweigkanälen 320a-d des Pistolenkopfes 308 und der Außenwelt des Reservoirs 90 aufrechterhält.

Claims

1. Vorrichtung zum Befördern von elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial von einer Quelle zu einem elektrostatischen Verteiler mit einem ersten Fördermittel, durch welches Beschichtungsmaterial von der Quelle in eine Pumpe überführt werden kann, mit einem zweiten fördermittel, durch welches Beschichtungsmaterial von der Pumpe zum Verteiler gepumpt werden kann, mit einem dem ersten Fördermittel zugeordneten Isoliermittel zum elektrischen Isolieren der Pumpe von der Quelle während des Pumpens von Beschichtungsmaterial von der Pumpe zum Verteiler und einem zweiten, dem zweiten Fördermittel zugeordneten Isoliermittel zum elektrischen Isolieren der Pumpe von dem Verteiler während des Überführens von Beschichtungsmaterial in die Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (32, 52) ausgelegt ist, in ihr befindliches Beschichtungsmaterial gegenüber einem Kontakt mit Luft zu isolieren und, daß Steuermittel (170) vorgesehen sind, um sicherzustellen, daß das erste Isoliermittel (20) vor der Zeit oder zur selben Zeit aktiviert wird, bei der das Beschichtungsmaterial beginnt, das zweite Fördermittel zu durchströmen, und um sicherzustellen, daß das zweite Isoliermittel vor der Zeit oder zur selben Zeit aktiviert wird, bei der das Beschichtungsmaterial beginnt, durch das erste Fördermittel (14) zu strömen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fördermittel (14, 36) ein Ventil (24, 48) umfaßt, welches zwischen einer Durchlaßstellung und einer neutralen Stellung bewegbar ist und, daß in der Durchlaßstellung das erste Fördermittel (24) mit der Quelle (18) verbunden und in der neutralen Stellung von der Quelle (18) abgekoppelt ist und, daß das zweite Fördermittel (48) in der Durchgangsstellung mit der Pumpe (32, 52) verbunden und in der neutralen Stellung von der Pumpe (32, 52) abgekoppelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum elektrischen Isolieren jedes der Fördermittel (14, 36) Mittel (23, 40) zum Bewegen jedes der Fördermittel (14, 36) von der Durchgangsstellung in die neutrale Stellung umfassen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, in der jedes Fördermittel (14, 36) ein männliches und ein weibliches Kopplungsglied (19, 28) beinhaltet, von denen eines (28) an dem bewegbaren Ventil (24, 48) angebracht ist und die in der Durchgangsposition gekoppelt und in der neutralen Position entkoppelt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der ein Kopplungsglied (28) einen Ventilbetätiger (278) umfaßt und das Ventil (214) durch den Ventilbetätiger (278) geöffnet wird, um einen Durchfluß von Beschichtungsmaterial zu erlauben, wenn die Kopplungsglieder (19, 28) gekoppelt sind und geschlossen wird, wenn die Kopplungsglieder (19, 28) entkoppelt sind, um den Durchfluß von Beschichtungsmaterial zu verhindern.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (218, 242, 252) vorgesehen sind, die einen Sog an mindestens einem der Kopplungsglieder (18, 28) während ihrer Entkoppelung erzeugen, um ein Heraustropfen von Beschichtungsmaterial aus diesem zu verhindern.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder jede Pumpe (32, 52) innerhalb eines, mit einem Einlaß (128) für Beschichtungsmaterial versehenen, zylindrischen Gehäuses (88) einen Hubkolben (98, 302) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von ringförmigen, gegen das zylindrische Gehäuse (88) abdichtenden Dichtungen (316, 318) entlang der Achse des Kolbens (302) angebracht ist und sich jede Dichtung (316, 318) um den Umfang des Kolbens (302) herum erstreckt, und daß Mittel (306, 320) vorgesehen sind, um eine Flüssigkeit in die ringförmige Ausnehmung (330) einzuführen, welche durch das Paar von ringförmigen Dichtungen (316, 318), den Umfang des Kolbens (302) und das zylindrische Gehäuse (88) eingeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, in der die Mittel zum Einführen der Flüssigkeit in die ringförmige Ausnehmung (330) mindestens einen in dem Kolben (302) gebildeten Flüssigkeitskanal (320 a-d) sowie eine in dem Kolben (302) ausgebildete flüssigkeitsbohrung (306) und außerhalb der Pumpe (300) ein Flüssigkeitsreservoir (326) umfassen und der oder jeder Flüssigkeitskanal (320 ad) sich im wesentlichen radial von der ringförmigen Ausnehmung (330) nach innen hin erstreckt, um mit der Flüssigkeitsbohrung (360) zu kommunizieren, welche sich im wesentlichen parallel zur Achse des Kolbens (302) erstreckt und außerhalb der Pumpe (300) mit dem flüssigkeitsreservoir (326) kommuniziert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, in der das Flüssigkeitsreservoir eine entlüftete Kappe (326) umfaßt, die mit der Flüssigkeit füllbar und welche durch ein Rohr (324) mit der Flüssigkeitsbohrung (306) verbunden ist.