[0001] Die Erfindung betrifft eine Lackförderpumpe zur Förderung von elektrisch leitfähigem
Lack, mit einem Gehäuse zur Aufnahme von wenigstens einem Zylinder, in welchem wenigstens
ein Kolben aus elektrisch nichtleitfähigem Material geführt ist, der als Förderkolben
für den leitfähigen Lack dient, wobei der wenigstens eine Zylinder zumindest bereichsweise
aus elektrisch nichtleitfähigem Material gebildet ist, sowie mit je einem Zulauf und
Ablauf für den Lack, die mit dem wenigstens einen Zylinder verbindbar sind.
[0002] Die Verarbeitung von elektrisch leitfähigem Lack wirft insoweit Probleme auf, als
einerseits eine kontinuierliche Förderung des Lackes von einem Vorratsbehälter bis
zum Ort der Verarbeitung gewünscht wird und gleichzeitig eine einwandfreie Trennung
zwischen der auf Hochspannungspotential liegenden Verarbeitungsvorrichtung, zum Beispiel
Rotationszerstäuber, und dem übrigen Farbzuführsystem einschließlich der Lackbevorratung,
welche auf Erdpotential sind. Da die Hochspannungsisolation erhebliche Probleme aufwirft,
arbeiten die bisher zum Einsatz kommenden Lackfördereinrichtungen diskontinuierlich,
das heißt, nicht mit einem konstanten Förderstrom sondern intermittierend, zum Beispiel
mittels Zwischenbehälter, wie aus dem US-Patent Nr. 3,122,320 bekannt ist. Hier wird
aus einem Vorratsbehälter ein Zwischenbehälter mit dem zu verarbeitenden Lack befüllt,
wobei im Zeitpunkt der Befüllung der Zwischenbehälter auf Erdpotential liegt wie der
Vorratsbehälter. Anschließend wird der Zwischenbehälter zum Arbeitsbehälter verlagert
und dieser mit der im Zwischenbehälter vorhandenen Lackmenge gefüllt. Der Arbeitsbehälter
ist gegenüber Erdpotential isoliert und befindet sich auf Hochspannungspotential.
[0003] Entsprechend einer anderen Verfahrensweise, die ebenfalls in dem US-Patent 3,122,320
gezeigt ist, befinden sich sowohl der Arbeitsbehälter als auch der Zwischenbehälter
auf einer isolierenden Unterlage, wobei der Zwischenbehälter bei seiner Befüllung
aus dem Vorratsbehälter zwangsläufig an Erdpotential liegt, während er anschließend
elektrisch neutral ist und bei der Befüllung des Arbeitsbehälters aus dem Zwischenbehälter
auf Hochspannungspotential liegt.
[0004] Diese diskontinuierliche Verfahrensweise ist nicht nur zeitraubend sondern auch umständlich,
da bei der Lackförderung auf exakte Einhaltung der erforderlichen Isolationsbedingungen
zu achten ist. Darüberhinaus muß dafür gesorgt werden, daß während der Lackförderung
von einem Behälter in den anderen der Lack nicht verunreinigt wird. Eine solche Verunreinigung
ist prinzipiell möglich, da es sich hier nicht um ein geschlossenes System handelt.
[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine Lackförderpumpe
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher eine möglichst kontinuierliche
Lackförderung gewährleistet ist unter gleichzeitiger Einhaltung der erforderlichen
Isolationsbedingungen.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst. Demgemäß sind wenigstens zwei Kolben vorgesehen, die jeweils als Doppelkolben
miteinander zugewandten, im Abstand zueinander befindlichen Kolbenstirnflächen ausgebildet
sind, die mit dem gemeinsamen Zylinder einen Hohlraum bilden, der den zu fördernden
Lack aufnimmt, welcher Hohlraum von dem Zulauf zum Ablauf bewegbar ist, wobei die
wenigstens zwei Kolben zueinander versetzt zyklisch betätigt sind und die Laufflächen
jedes Zylinders mit einem elektrisch nichtleitfähigen, lackverträglichen Fluid bedeckt
sind, daß als Trennfluid zwischen unterschiedlichen elektrischen Potentialen dient.
[0007] Mit der erfindungsgemäßen Lackförderpumpe ist es demgemäß möglich, in kurzem zeitlichen
Wechsel definierte Lackvolumina zu fördern, wobei die Lackförderpumpe selbst gleichzeitig
zur Lackförderung sowie zur Potentialtrennung dient. Aufgrund der erfindungsgemäß
vorgesehenen Ausstattung mit zwei Kolben, welche wechselweise, das heißt zueinander
versetzt, die Hubbewegung zyklisch ausführen, wird eine quasi kontinuierliche Förderung
des elektrisch leitfähigen Lacks erreicht, wobei aufgrund der Tatsache, daß sowohl
die Kolben als auch - zumindest bereichsweise - die zugeordneten Zylinder aus elektrisch
nichtleitendem Material bestehen, eine sichere Potentialtrennung gewährleistet ist.
Diese sichere Potentialtrennung wird noch dadurch unterstützt, daß gemäß der Erfindung
zusätzlich eine Trennflüssigkeit vorgesehen ist, die in zwischen Zylinderwandung und
Kolbenumfangsfläche vorhandenen Ringspalt abdichtet und damit für eine Potentialtrennung
sorgt. Als Trennfluid eignet sich insbesondere sogenanntes Weißöl, das auch als "White
Spirit" bekannt ist. Es handelt sich hierbei um eine lackverträgliche Flüssigkeit,
die elektrisch neutral ist, insbesondere nichtleitend und daher gut für den vorgesehenen
Verwendungszweck geeignet ist.
[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als günstig, wenn zur Lackförderung
wenigstens vier Doppelkolben vorgesehen sind, die im zeitlichen Ablauf zyklisch zueinander
versetzt die Hubbewegung ausführen und auf diese Weise eine quasi kontinuierliche
Lackförderung gewährleisten. Vorteilhafterweise sind jedoch acht Doppelkolben vorgesehen,
um eine möglichst gleichmäßige, pulsationsarme Lackförderung zu erreichen. Acuh können
zwei Pumpen hintereinander geschaltet sein.
[0009] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Betätigung der Doppelkolben ein
Kurbeltrieb vorgesehen, wobei vorteilhafterweise die Anlenkung der Einzelkolben jedes
Doppelkolbens mittels Kolbenstangen von unterschiedlicher Länge erfolgt, die mit dem
Kurbeltrieb verbunden sind. Anstelle der Anlenkung der Einzelkolben mittels unterschiedlich
langen Kolbenstangen können auch gleichlange Kolbenstangen vorgesehen sind, die an
einem Kurbeltrieb mit unterschiedlichem Kurbelhub angelenkt sind.
[0010] Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einzelkolben
jedes Doppelkolbens unterschiedlichen Hub aufweisen. Hierdurch wird erreicht, daß
der von den Kolbenstirnflächen und der Zylinderwandung begrenzte Hohlraum ein veränderliches
Volumen aufweist. Dies hat zur Folge, daß beispielsweise beim Lackzulauf ein Unterdruck
entsteht, welche die zu fördernde Lackmenge ansaugt und daß beim Lackablauf ein Überdruck
aufgebaut wird, der die zu fördernde Lackmenge aus dem Hohlraum drückt.
[0011] Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder
als Doppelkolben ausgebildete Kolben den Lack in dem von den Kolbenstirnflächen der
Doppelkolben und der Zylinderwand begrenzten Hohlraum von dem Zulauf zu dem Ablauf
fördert, wo die geförderte Lackmenge infolge relativer Bewegung der Einzelkolben des
Doppelkolben aufeinander zu und dadurch bedingter Volumenverringerung des Hohlraums
aus diesen in den Ablauf austritt.
[0012] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Zylinder
für jeden Doppelkolben zumindest bereichsweise mit einer elektrisch isolierenden Auskleidung
versehen sind, die zweckmäßigerweise jeweils als Zylinderhülse ausgebildet und axialverschieblich
angeordnet sind.
[0013] Vorteilhafterweise kann die axiale Verschieblichkeit der Zylinderauskleidung derart
ausgestaltet sein, daß sie ansteuerbar ist und so zur Absperrung des Zulaufs für den
Lack herangezogen werden kann.
[0014] Hierbei ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die axialverschieblich
Auskleidung die Kolbenlaufflächen jeweils umgibt und so deren Kontakt mit dem aus
dem Lackzulauf auftreffenden Lack verhindert.
[0015] Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens
einer der beiden Einzelkolben jedes Doppelkolbens an seiner Lauffläche einen Auslaß
auf, der strömungsmäßig mit einer Einspeisung für das Trennfluid verbunden ist und
zur Nachspeisung des Trennfluids dient, damit die Zylinderlaufflächen auch in dem
zwischen dem Kolben und der Zylinderwandung bestehenden Ringspalt mit Trennfluid abgedichtet
sind.
[0016] Entsprechend der Erfindung ist in vorteilhafter Weiterbildung vorgesehen, daß die
Hubbewegung der Doppelkolben jeweils von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt
erfolgt.
[0017] Die erfindungsgemäße Gestaltung der Lackförderpumpe hat darüberhinaus den Vorteil,
daß Farbwechsel ohne große Verzögerungen erfolgen können, da die hierbei erforderlichen
Reinigungs- und Spülvorgänge schnell durchgeführt werden können, wobei die hierfür
erforderliche Menge an Reinigungs- oder Spülfluid in umweltentlastender Weise sehr
gering ist.
[0018] Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0019] Anhand eines in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sollen
die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie
besondere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
[0020] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Skizze einer Lackförderpumpe gemäß der Erfindung im Längsschnitt
- Fig. 2
- eine auszugsweise Wiedergabe einer Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß Fig. 1, zusätzlich
mit Kurbeltrieb zur Beaufschlagung der Kolben
- Fig. 3
- eine vergrößerte Wiedergabe der Einzelheit X in Fig. 2
In Fig. 1 ist in schematischer Weise eine Lackförderpumpe 10 dargestellt, welche
in einem Gehäuse 12 insgesamt vier Zylinder 14.1 bis 14.4 mit darin geführten Kolben
16.1 bis 16.4 aufweist. Die Kolben 16.1 bis 16.4 sind wie beispielsweise aus Fig.
2 ersichtlich ist, als Doppelkolben mit gegeneinander gerichteten Kolbenstirnflächen
ausgebildet.
[0021] Wie ferner aus Fig. 1 ersichtlich ist, nehmen die Kolben 16.1 bis 16.4 zueinander
versetzte Positionen ein, wobei der Kolben 16.1 im Zylinder 14.1 in seinem oberen
Totpunkt sich befindet, daß heißt am Lackzulauf 18. Der Kolben 16.4 dagegen befindet
sich im unteren Totpunkt, daß heißt beim Lackablauf 20, während die beiden Kolben
16.2 und 16.3 sich zueinander versetzt jeweils in einer dazwischen liegenden Position
befinden. Die Wirkungsweise dieser Förderpumpe 10 ist vergleichsweise einfach zu verstehen,
da sukzessive die einzelnen Kolben 16.1 bis 16.4 jeweils vom oberen Totpunkt, wo sie
eine bestimmte Lackfördermenge aufnehmen, zum unteren Totpunkt sich bewegen. Aufgrund
der hier vierfach vorhandenen Kolben wird auf diese Weise kontinuierlich eine bestimmte
Lackmenge gefördert, die beim Lackablauf 20 weitestgehend gleichförmig austritt.
[0022] Zur Betätigung der Kolben 16.1 bis 16.4 können, wie in Fig. 2 beispielhaft gezeigt,
Kurbeltriebe vorgesehen sein, welche über Kolbenstangen die Kolben 16.1 bis 16.4 beaufschlagen.
Bei der in Fig. 2 erkennbaren Anordnung handelt es sich um den ersten Kolben 16.1,
der, wie in Fig. 1 dargestellt sich im oberen Totpunkt befindet. Wie bereits erwähnt,
sind die Kolben 16.1 bis 16.4 jeweils als Doppelkolben ausgeführt, wobei die Stirnflächen
der Einzelkolben 15.1 bis 15.4 und 17.1 bis 17.4 gemeinsam mit der Zylinderwand des
Zylinders 14.1 bis 14.4 jeweils einen Hohlraum 22 begrenzen, der zur Aufnahme der
zu fördernden Lackmenge dient.
[0023] Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung werden die beiden Einzelkolben 15.1 und
17.1 von getrennten Kurbeltrieben 24, 26 mittels daran angelenkter Kolbenstangen 25,
27 beaufschlagt, wobei die Kurbeltriebe 24, 26 auf hier nicht näher dargestellte Weise
miteinander synchronisiert sind. Hierdurch wird erreicht, daß die Bewegung des Kolbens
16.1 vom oberen Totpunkt gleichförmig bis zum unteren Totpunkt erfolgt, wobei zusätzlich
vorgesehen sein kann, daß im unteren Totpunkt der Abstand zwischen den Stirnflächen
der Einzelkolben 15.1 und 17.1 aufgrund unterschiedlichen Hubs der Einzelkolben 15.1,
17.1 sich verringert, so daß die in dem Hohlraum 22 befindliche Lackmenge aus dem
Hohlraum 22 in den Ablauf 20 gepreßt wird und so die Lackförderpumpe 10 verläßt.
[0024] Da es hier speziell um die Förderung von elektrisch leitfähigem Lack geht sind sämtliche
Teile, die mit dem Lack in Berührung stehenden aus elektrisch isolierendem Material
gefertigt, um so sicherzustellen, daß zwischen dem Zulauf 18 und dem Ablauf 20 keine
elektrisch leitende Verbindung besteht oder möglich ist.
[0025] Wie zusätzlich aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist jeder Einzelkolben 15.1 bis 15.4 und
17.1 bis 17.4 jeweils mit zwei Dichtringen 28, 29 versehen, die axial im Abstand zueinander
am Kolben 15, 17 angeordnet sind und dazu dienen, den Ringspalt zwischen den Kolben
15, 17 und der Innenwand des Zylinders 14 abzudichten. In dem axial zwischen den Dichtringen
28, 29 liegenden Bereich jedes Kolbens 15.1 bis 15.4 und 17.1 bis 17.4 sind im Durchmesser
angepaßte Ringe 30 angeordnet, die aus porösem Material bestehen, vorzugsweise aus
Keramik, welches durchlässig ist für Trennfluid, das über eine Leitung 32 zugeführt
wird. Als Trennfluid wird vorzugsweise Weißöl verwendet, welches lackverträglich ist
und elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist. Das Trennfluid wird über die Leitung
32 in den Kolben 15 zugeführt und dort über die porösen Ringe 30 verteilt, so daß
es sich an der Umfangsfläche des Kolbens 15 ausbreitet und so einen geschlossenen
Dichtfilm zwischen dem Kolben 15 und der Zylinderwand 14 bildet. Dieser Dichtfilm
verhindert Spannungsdurchschläge.
[0026] Eine weitere Einzelheit, die aus Fig. 3 ersichtlich ist, betrifft eine Auskleidung
34, die als Zylinderhülse ausgebildet ist und axial verschieblich angeordnet ist.
Diese auch als Schiebehülse zu bezeichnende Auskleidung 34 des Zylinders 14 besteht
aus elektrisch isolierendem Material und dient insbesondere dazu, die Kolbenlaufflächen
vor der Beaufschlagung mit dem elektrisch leitenden Lack zu schützen. Hierzu ist die
Schiebehülse 34 axial beweglich angeordnet, damit sie bei entsprechender Stellung
des Kolbens 15 die Zulauföffnung 18 für den zu fördernden Lack im Bereich des Zylinders
14 abdeckt, so daß die vom Trennfluid benetzte Umfangsfläche des Kolbens 15 nicht
mit dem hier anstehenden elektrisch leitfähigen Lack in Berührung kommt.
[0027] Wird die in Fig. 3 dargestellte Kolbenanordnung 15 noch ein Stück nach oben bewegt,
so folgt auch die Schiebehülse dieser Bewegung, so daß der Zulauf 18 frei wird und
hier befindlicher Lack in den Hohlraum 22 einströmen kann, der hier allerdings nur
einen kleinen Spalt weit ist.
[0028] Unterhalb des Hohlraums 22 ist mit gestrichelter Linienführung der zweite Einzelkolben
17 angedeutet, der prinzipiell gleich aufgebaut ist wie der Kolben 15. Dementsprechend
sind die weiteren Einzelheiten hier entsprechend zu übertragen.
[0029] Bei Beaufschlagung der aus den Einzelkolben 15, 17 bestehenden Kolben 16 bewegt sich
zunächst der untere Einzelkolben 17 nach unten, so daß sich der Hohlraum 22 vergrößert
und mit der zu fördernden Lackmenge füllt. Anschließend erfolgt mit gleicher Geschwindigkeit
die Bewegung der Kolbenanordnung 16 zum unteren hier nicht näher dargestellten Totpunkt,
wo sich der ebenfalls nicht dargestellt Ablauf 20 befindet, wobei nun der obere Einzelkolben
15 seinen Abstand zum unteren Einzelkolben 17 wieder verringert, so daß die in dem
Hohlraum 22 befindliche Lackmenge nach außen in den Ablauf 20 gedrängt wird, durch
welchen der Lack das Gehäuse 12 verläßt.
[0030] Auch der entsprechende Bereich um den unteren Totpunkt mit dem dort befindlichen
Ablauf ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, in gleicher Weise ausgestaltet und besitzt
ebenfalls eine Schiebehülse 34, die auch hier den gleichen Zweck der Absperrung der
Kolbenumfangsflächen gegenüber dem elektrisch leitfähigem Lack hat. Die Schiebehülsen
34 können vorteilhafterweise mittels Druckfedern 36 in die in Fig. 3 erkennbare Schließlage
beaufschlagt sein, aus welcher sie nur bei aktiver Betätigung der Kolben 15, 17 wegbewegt
werden können.
1. Lackförderpumpe (10) zur Förderung von elektrisch leitfähigem Lack, mit einem Gehäuse
(12) aus elektrisch nicht leitendem Material zur Aufnahme von wenigstens einem Zylinder
(14), in welchem wenigstens ein Kolben (16) aus elektrisch nichtleitfähigem Material
geführt ist, der als Förderkolben für den leitfähigen Lack dient, wobei der wenigstens
eine Zylinder (14) zumindest bereichsweise aus elektrisch nichtleitfähigem Material
gebildet ist, sowie mit je einem Zulauf (18) und einem Ablauf (20) für den Lack, die
mit dem wenigstens einen Zylinder (14) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Kolben (16.1 bis 16.4) vorgesehen sind, die jeweils als Doppelkolben
mit einander zugewandten, im Abstand zueinander befindlichen Kolbenstirnflächen ausgebildet
sind, die mit dem gemeinsamen Zylinder (14.1 bis 14.4) einen Hohlraum (22) bilden,
der den zu fördernden Lack aufnimmt, welcher Hohlraum (22) von dem Zulauf (18) zu
dem Ablauf (20) bewegbar ist, daß die wenigstens zwei Kolben (16.1 bis 16.4) zyklisch
zueinander versetzt betätigt sind und daß die Laufflächen jedes Zylinders (14.1 bis
14.4) mit einem elektrisch nichtleitfähigem lackverträglichen Fluid (35) bedeckt sind,
daß als Trennfluid zwischen unterschiedlichen elektrischen Potentialen dient.
2. Lackförderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier Doppelkolben
(16.1 bis 16.4) vorgesehen sind.
3. Lackförderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung
der Doppelkolben (16.1 bis 16.4) ein Kurbeltrieb (24, 25, 26, 27) vorgesehen ist.
4. Lackförderpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Doppelkolben (16.1 bis 16.4) aus zwei Einzelkolben (15.1 bis 15.4; 17.1 bis 17.4)
besteht, die mittels Kolbenstangen (25, 27) mit unterschiedlicher Länge beaufschlagt
sind, die mit dem Kurbeltrieb (24, 26) verbunden sind.
5. Lackförderpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einzelkolben (15, 17) jedes Doppelkolbens (16) unterschiedlichen Hub aufweisen.
6. Lackförderpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
als Doppelkolben ausgebildete Kolben (16) den Lack in dem von den Kolbenstirnflächen
der Einzelkolben (15, 17) und der Innenwand des zugehörigen Zylinders (14) begrenzten
Hohlraum (22) vom Zulauf (18) zum Ablauf (20) fördert, wo die geförderte Lackmenge
infolge relativer Bewegung der Einzelkolben (15, 17) des Doppelkolbens (16) aufeinander
zu und dadurch bedingter Volumenverringerung des Hohlraums (22) aus dem Hohlraum (22)
in den Ablauf (20) austritt.
7. Lackförderpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zylinder (14) für jeden Doppelkolben (16) zumindest bereichsweise mit einer elektrisch
isolierenden Auskleidung (34) versehen sind.
8. Lackförderpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (34)
als Zylinderhülse ausgebildet ist, die axial verschieblich angeordnet ist.
9. Lackförderpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
axialverschiebliche Auskleidung (34) zur Absperrung des Zulaufs (18) beziehungsweise
des Ablaufs (20) für den Lack dient und zu diesem Zweck ansteuerbar ist.
10. Lackförderpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
axialverschiebliche Auskleidung (34) die Kolbenlaufflächen jeweils umgibt und so deren
Kontakt mit dem Lack verhindert.
11. Lackförderpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
einer der beiden Einzelkolben (15, 17) jedes Doppelkolbens (16) an seiner Lauffläche
einen Auslaß aufweist, der strömungsmäßig mit einer Einspeisung (35) des Trennfluids
verbunden ist und zu dessen Nachspeisung dient.
12. Lackförderpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hubbewegung der Doppelkolben (16) jeweils von einem oberen Totpunkt zu einem unteren
Totpunkt und zurück vorgesehen ist.