DE202005022026U1

DE202005022026U1 - Farbwechsel für ein System zum Auftragen von Pulverbeschichtungsmaterial

Info

Publication number: DE202005022026U1
Application number: DE202005022026U
Authority: DE
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2015-06-04
Also published as: US8132743B2; JP2008501513A; JP5058789B2; US9067223B2; CN1960809A; EP1773507B1; WO2006004601A1; US7712681B2; EP1773507A1; US20150273507A1; US20100176215A1; US20120114864A1; US20050279860A1; CN1960809B; US10058884B2

Abstract

Pulverbeschichtungsmaterial-System, aufweisend: einen Applikator (24, 102, 104); einen ersten Pulverbeschichtungsmaterialvorrat (112) und einen zweiten Pulverbeschichtungsmaterialvorrat (112), eine Pumpe (16), die einen Pumpeneinlass (18) zum Transportieren von Pulverbeschichtungsmaterial von einem ausgewählten des ersten und zweiten Pulverbeschichtungsmaterialvorrats hat, und die einen Pumpenauslass (20) zum Zuführen von Pulverbeschichtungsmaterial zu dem Applikator (24) hat, einen Pulverbeschichtungsmaterialwechsler (12, 40), der einen ersten mit dem ersten Pulverbeschichtungsmaterialvorrat (112) verbundenen Einlass (44) und einen zweiten mit dem zweiten Pulverbeschichtungsmaterialvorrat (112) verbundenen Einlass (44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbeschichtungsmaterialwechsler (12) eine gemeinsame Zuführpassage (42) aufweist, die selektiv mit jeweils dem ersten und zweiten Einlass (44) in Strömungsverbindung steht, wobei die gemeinsame Zuführpassage (42) einen mit dem Pumpeneinlass (18) der Pumpe (16) verbundenen Wechslerauslass (58) aufweist, wobei jeder Einlass (44) mit der gemeinsamen Zuführpassage (42) durch eine entsprechende Zugangsöffnung (192), die in einer Wand der gemeinsamen Zuführpassage (42) ausgebildet ist, in Verbindung steht, und...

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Systeme zum Aufbringen von Material, wie beispielsweise Systeme zum Aufbringen von Pulverbeschichtungsmaterial, insbesondere auf Geräte und Verfahren für verbesserte Materialwechselvorgänge wie beispielsweise einen schnellen Farbenwechsel.
Hintergrund der Erfindung
Ein typisches System zum Aufbringen von Pulverbeschichtungsmaterial enthält eine oder mehrere Quellen oder Zuführmöglichkeiten für Pulverbeschichtungsmaterial, eine Pumpenanordnung und ein Sprühgerät zum Aufbringen, beispielsweise eine Sprühpistole. Im Allgemeinen werden die Pulverbeschichtungsmaterialien in einer Sprühkabine aufgetragen, in der nicht aufgetragenes Pulver zurückgehalten wird und die ebenfalls mit einem Rückgewinnungssystem zum Sammeln nicht aufgetragenen Pulvers ausgestattet ist, um dieses Pulver entweder wieder zu verwenden oder zu entsorgen. Sprühpistolen sind üblicherweise manuell zu handhabende Pistolen, die während des Sprühbetriebes von Hand gehalten werden, oder es handelt sich um automatische Pistolen, die auf einer Trägerstruktur befestigt sind und durch ein elektronisches Steuersystem in Betrieb gesetzt und gesteuert werden. Die Sprühpistolen können auf elektrostatischer Basis funktionieren, etwa durch Korona- oder Triboaufladung, oder auf nicht-elektrostatischer Basis. Im allgemeinen wird ein Zuleitungsschlauch verwendet, um eine Pulverquelle wie einen Vorratsbehälter mit einem Pumpeneinlass zu verbinden, und ein Zuführschlauch wird im allgemeinen verwendet, um einen Pumpenauslass mit einem Sprühpistoleneinlass oder mit mehreren Sprühpistoleneinlässen zu verbinden. Bei diesen Schläuchen handelt es sich üblicherweise um flexible Kunststoffschläuche.
Viele Auftragssysteme für Pulverbeschichtungsmaterial sind so ausgelegt, dass sie eine breite Auswahl an Pulverbeschichtungsmaterialien auf eine noch größere Anzahl von Objekten auftragen können. Zu den unterschiedlichen Pulverbeschichtungsmaterialien gehören im allgemeinen unterschiedliche Farben, es kann sich jedoch auch um unterschiedliche Materialarten handeln wie etwa Polymere, beispielsweise Epoxide, Polyester und Hybride von Epoxiden und Polyestermaterialien oder metallische Materialien wie beispielsweise Polyester mit Aluminiumblättchen. Für einen Wechsel von einem Beschichtungsmaterial zu einem anderen oder von einer Farbe zu einer anderen muss das Auftragungssystem gründlich von dem vorausgegangenen Material gereinigt werden, bevor das nächste Material gesprüht werden kann, um den neuen Sprühauftrag nicht zu verunreinigen. Dabei handelt es sich nicht nur um das Reinigen der Außenflächen beispielsweise der Sprühkabine und der Pistolen, sondern auch des gesamten Pulverzuführweges vom Pulvervorrat bis zur Pumpe und durch den Auslass aller Sprühpistolen, die im voraufgegangenen Sprühvorgang verwendet wurden. Diese Farb- oder Materialwechselvorgänge sind zeit- und arbeitsintensiv und stellen darum einen bedeutenden Kostenfaktor dar.
US 2002/0166899 A1 offenbart einen Verteilerblock zum Steuern des Flüssigkeitsflusses, welcher in der Aufbringung von Lack auf Automobile und in anderen, ähnlichen, Anwendungen verwendbar ist. Der Verteilerblock beinhaltet wenigstens einen Flüssigkeitseinlasszuführungskanal, und wenigstens einen Flüssigkeitsrückführungskanal, und einen Applikatorkanal, der über Mikroventile mit dem Einlass- und dem Auslasskanal verbunden ist, wobei sich die Kanäle an einer gemeinsamen Kreuzung in angrenzender Nähe der Mikroventile treffen.
EP 1270087 A1 offenbart ein Pulverbeschichtungsmaterial-System, aufweisend einen Applikator, einen ersten Materialvorrat und einen zweiten Materialvorrat, eine Pumpe, die einen Pumpeneinlass hat, zum Transportieren von Material von einem ausgewählten Materialvorrat des ersten und des zweiten Materialvorrats zu dem Aplikator, und einen Pumpenauslass zum Zuführen von Pulverbeschichtungsmaterial zu dem Applikator, einen Pulverbeschichtungsmaterialwechsler, der einen ersten mit dem ersten Materialvorrat verbundenen Einlass und einen zweiten mit dem zweiten Materialvorrat verbundenen Einlass aufweist.
Zusammenfassung der Erfindungen
Ein erster erfindungsgemäßer Aspekt beschäftigt sich mit einem System zum Auftragen von Pulverbeschichtungsmaterial, das eine Materialwechselfunktion für einen Farbwechselvorgang aufweist. Die Wechselfunktion ermöglicht einen Materialfluss in einer Richtung und einen Reinigungsspülfluss in einer entgegengesetzten Richtung. In einer Ausführungsform ist ein Material-Wechsler vorgesehen, der eine gemeinsame Zuführpassage aufweist, die mit einer Mehrzahl von Materialvorräten verbunden ist, wobei jedem Vorrat eine Einlasspassage zugeordnet ist, die sich der gemeinsamen Passage an einer Zugangsöffnung öffnet, die durch ein Ventilglied abgedichtet ist. Das Ventilglied dichtet die Zugangsöffnung mit einer bohrungsnahen Liniendichtung ab. In einer besonderen Ausführungsform ist die Zugangsöffnung in der Wand ausgebildet, die die gemeinsame Zuführpassage definiert. In einer weiteren Ausführungsform kann das Ventilglied durch Druckluft aufgeblasen werden und ein Teil des Ventilgliedes ragt geringfügig in die gemeinsame Zuführpassage, wodurch tatsächlich ein ”Null-Hohlraum” oder eine bohrungsnahe Liniendichtung geschaffen wird. Die gemeinsame Zuführpassage kann bei geschlossenen Einlassventilen durch Rückwärtsspülung zu einem Auslass gereinigt werden, der mit einem Abfallbehälter oder einer anderen Pulversammelstelle wie der Sprühkabine verbunden sein kann. Es kann auch eine optionale Reinigungsfunktion in Vorwärtsrichtung verwendet werden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt umfasst ein System zum Auftragen von Material eine Materialwechselfunktion, wie sie oben beschrieben wurde, eine Pumpe und eine Auftragsvorrichtung. In einem Zuführmodus des Betriebs erzeugt die Pumpe für die Wechselfunktion einen Unterdruck, um Pulver vom Materialwechsler anzusaugen, und positiven Druck (Überdruck), um Pulver zu der Auftragsvorrichtung zu drücken. Bei einem Reinigungsmodus des Betriebs erzeugt die Pumpe für die Wechselfunktion einen positiven Druck zurück zum Wechsler und wahlweise einen positiven Druck zur Auftragsvorrichtung. In einer Ausführungsform erzeugt die Pumpe sowohl einen weichen Reinigungsspülvorgang als auch einen harten Reinigungsspülvorgang, und der Materialwechsler kann in einen Abfall-Auslass sowie auch durch den während des Beschichtungsbetriebes zuletzt benutzten Einlass entleert werden.
In einer Ausführungsform enthält der Materialwechsler Steuerventile, die mit einer gemeinsamen Zuführpassage bohrungsnahe Liniendichtungen bilden, und eine Rückwärtsrichtung-Spülstrom Einrichtung. Die Rückwärtsrichtung-Spülstrom Einrichtung kann als rückwärts gerichteter Spülstrom durch die gemeinsame Zuführpassage zu einem Auslass verwirklicht sein und wahlweise durch den vorher benutzten Einlass führen. Es kann auch wahlweise eine Spül-Einrichtung in Vorwärtsrichtung vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform ist der Materialwechsler, oder zumindest der Materialflusspfad innerhalb des Materialwechslers, aus einem eine geringe Aufschlagverklumpungen bildenden Material (low impact fusion material) wie beispielsweise PTFE (TEFLON^TM) oder hochdichtem Polyethylen hergestellt. In einer weiteren Ausführungsform enthält jedes Steuerventil ein Ventilglied, wie etwa eine Blase aus elastischem Material, beispielsweise aus Naturkautschuk, das sich unter Drucklufteinfluss aufweitet, um eine Zugangsöffnung abzudichten, die einen Einlass mit einer gemeinsamen Zuführpassage verbindet. In einer Ausführungsform kann die Pumpe eine Dichtphasenpumpe sein.
Offenbart sind ferner unterschiedliche Verfahren, die bei der Anwendung solcher Funktionen wie des oben beschriebenen Materialwechslers und Pulverbeschichtungssystems zur Ausführung kommen, sowie ein Verfahren einer weiteren Ausführungsform, bei dem der Materialwechsler im rückwärts gerichteten Spülgang gereinigt wird. Bei einem weiteren Verfahren wird die Steuerung des Pulverflusses durch einen Materialwechsler durch die Anwendung positiven Drucks auf eine Ventilfunktion durchgeführt, mit dem ein Ventilelement zum Expandieren und Verschließen einer Zugangsöffnung veranlasst wird.
Diese und andere erfindungsgemäße Aspekte und zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ein Fachmann dieser Technik aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Betrachtung der beigefügten Zeichnungen erkennen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm einer Zuführung für ein System zum Auftragen eines Pulverbeschichtungsmaterials, das einen Materialwechsler und eine Pumpe verwendet;
1A ist eine Draufsicht einer Alternativkonfiguration eines Farbwechslers gemäß der Erfindung;
2 ist eine detaillierte schematische Ansicht eines Systems zum Auftragen eines Pulverbeschichtungsmaterials mit zwei Pistolen, das die vorliegende Erfindung verwendet;
3 ist ein Materialwechsler in isometrischer Darstellung;
4 ist der Materialwechsler aus 3 in einer perspektivischen Explosionsansicht;
5 ist eine Querschnittsansicht des Wechslers aus 3 längs der Linie 5-5 in 3, die die Einlassventile in einer offenen Stellung zeigt;
6 ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Bereichs in 5, zeigt jedoch ein Einlassventil in einer geschlossenen Stellung;
7 ist eine zweite Ausführungsform eines Einlassventils für den Wechsler aus 3; und
8 ist eine dritte Ausführungsform eines Einlassventils für den Wechsler aus 3.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Das offenbarte System zum Auftragen von Materialkann zum Auftragen von Pulverbeschichtungsmaterialien wie Farbe, Lacke usw. verwendet werden.
In 1 ist ein Zuführsystem 10 für ein System zum Aufbringen von Material dargestellt und umfasst eine Materialwechselfunktion 12 und eine Pumpfunktion 14. Die Materialwechselfunktion 12 kann zum Wechseln zwischen einem Materialvorrat und einem weiteren Materialvorrat bis zu N unterschiedlichen Materialvorräten verwendet werden. Zum Beispiel kann der Materialwechsler zum Wechseln von Farben oder Materialarten verwendet werden. In 1 sind ebenso die jeweiligen Ströme für Material und Luft während eines Zuführmodus und während eines Reinigungsmodus des Betriebs schematisch dargestellt. Der Ausdruck Zuführmodus des Betriebs bedeutet, dass Material aus einem ausgewählten Vorrat von N Vorräten zu der Pumpe und weiter zu einer Verbraucherfunktion befördert wird, beispielsweise zu einer Sprühpistole oder zu einem weiteren Behälter wie einem Vorratstrichter. Der Ausdruck Reinigungsmodus des Betriebs bedeutet, dass als Teil eines Farbenwechsels oder eines anderen Materialwechsels der Materialflusspfad vom vorher verwendeten Material in einem Reinigungs- oder Wartungsvorgang gereinigt oder ausgespült werden muss, bevor ein neu ausgewähltes Material verwendet werden kann.
Die Strömungspfeile in 1 machen unmittelbar deutlich, dass Material in einer ersten Richtung fließt und die Reinigungsluft in einer zweiten Richtung strömt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Eine optionale zweite Reinigungsfunktion ist verfügbar, um den Wechsler in derselben Richtung wie die Materialflussrichtung zu reinigen.
Die Pumpfunktion 14 kann beispielsweise durch die Verwendung einer Pumpe 16 verwirklicht sein, die einen Pulvereinlass 18 und einen Pulverauslass 20 hat. Der Pulverauslass 20 kann mit einem Anwendungsschlauch, beispielsweise einem Sprühpistolenschlauch 22, mit einem anderen Anwender oder Verbraucher 24, beispielsweise einer Sprühpistole, Vorratstrichter usw., verbunden sein. Bei der Pumpe 16 kann es sich beispielsweise um eine Dichtphasenpumpe oder eine andere geeignete Pumpenkonstruktion handeln. Beispiele für Pumpen, die für die Verwendung in der hier beschriebenen Erfindung geeignet sind, jedoch nicht als ausschließlich zu betrachten sind, werden in den nachfolgend genannten Veröffentlichungen und Anmeldungen beschrieben: U. S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/501.693, angemeldet am 16. Juli 2004, mit dem Titel ”PROCESS AND EQUIPMENT FOR THE CONVEYANCE OF POWDERED MATERIAL”, veröffentlicht mit der Veröffentlichungsnummer US 2005/0095071 A1 am 5. Mai 2005; und die schwebende U. S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/711.429, angemeldet am 17. September 2005, mit dem ”DENSE PHASE PUMP FOR DRY PARTICULATE MATERIAL”. Die besonderen Einzelheiten der Pumpenkonstruktion sind allgemein bekannt und für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, sie brauchen darum hier nicht wiederholt zu werden. Der Pumpe 16 zugeordnet ist üblicherweise eine Pumpensteuerfunktion 26, die die wechselnde Zufuhr von Luft mit Überdruck und Unterdruck 28, 30 an die Pumpendruckkammer 32 steuert, um bei Unterdruck Pulver in die Pumpenkammer 32a durch den Einlass 18 zu saugen und mit Überdruck Pulver aus der Pumpenkammer zu dem Pumpenauslass 20 zu drücken. Zum Beispiel kann ein poröses zylindrisches Rohr 32b als Pumpenkammer 32a verwendet werden, so dass dieser Pumpenkammer 32a abwechselnd Über- und Unterdruck aus der Druckkammer 32 zugeführt werden kann. Die Pumpe 16 umfasst eine Reinigungsfunktion 34, die Druckluft durch die Pumpenkammer entweder als weniger intensiven Strom führt, was in dieser Beschreibung als sanfte Reinigung bezeichnet wird, oder mit einem höheren Druck, was in dieser Beschreibung als harte oder Systemreinigung bezeichnet wird. Die Reinigungsfunktion 34 kann Transportluft aus der Pumpensteuerung 26 beispielsweise ebenfalls dazu verwenden, eine sanfte Reinigung durch die porösen Druckkammerwände durchzuführen. Als Transportluft wird die Luft bezeichnet, die verwendet wird, um Pulver aus der Pumpenkammer unter Überdruck durch die porösen Druckkammerwände zu pumpen. Unabhängig von der ausgewählten Pumpenkonstruktion liefert die Pumpe 16 jedoch vorzugsweise Reinigungsluft auf geeignete Weise, oder alternativ liefert eine weitere Quelle 36 (gestrichelt gezeichnet) Reinigungsluft in das System, wobei die Reinigungsluft in Richtung der Wechselfunktion 12 und wahlweise in Richtung des Anwendungsortes 24 strömen kann. In dem Ausführungsbeispiel strömt Reinigungsluft von der Reinigungsfunktion 34, beispielsweise gesteuert durch ein Luftventil, durch die Pumpenkammer 32a an den Einlass 18 und den Auslass 20. Ebenso kann Reinigungsluft durch das poröse Rohr 32b in die Pumpenkammer 32a strömen, um beim Reinigen des porösen Rohrs mitzuwirken.
Die Pumpsteuerfunktion 26 kann beispielsweise auf jede mögliche Weise verwirklicht sein, dazu gehört die Verwendung von Ventilen, die Luft für eine alternierende Zufuhr von Über- und Unterdruck zu der Pumpenkammer 32 verwenden, sowie von Ventilen zur Steuerung der Anwendung von Überdruck für die Reinigungsfunktion. Die Steuerfunktion 26 kann weiterhin die Verwendung zusätzlicher Ventile einschließen, wie beispielsweise pneumatische Klemmventile (nicht gezeigt), um den Pulver- und Reinigungsluftstrom zu und von der Pumpenkammer 32 über den Einlass 18 und den Auslass 20 zu steuern. Es kann eine beliebige Anzahl einer großen Auswahl an Steuerschaltungen für die Steuerung des Betriebes der unterschiedlichen pneumatischen und der Pulverflussventile eingesetzt werden.
Die als Beispiel angegebene Pumpe 16, die oben beschrieben und schematisch in 1 und anderen Zeichnungen dargestellt ist, ist in der anhängigen U. S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/711.429, angemeldet am 17. September 2005, mit dem Titel ”DENSE PHASE PUMP FOR DRY PARTICULATE MATERIAL”, vollständig beschrieben, wobei jedoch die obige Beschreibung ausreicht, um die vorliegende Erfindung mit einer solchen Pumpenkonstruktion oder einer anderen Pumpenkonstruktion zu verstehen und auszuführen. Die Pumpfunktion 16 liefert darum eine Reinigungsdruckluft-Funktion zurück zur Wechselfunktion 12, sowie eine Saugfunktion am Pumpeneinlass 18, um aus der Wechselfunktion 12 Pulver in die Pumpe hineinzuziehen. Es wird darauf hingewiesen, dass in der in 1 dargestellten Ausführungsform die Richtung des Reinigungsstromes für die Wechselfunktion 12 entgegengesetzt zur Richtung des Materialflusses ist, wohingegen die Richtung des Reinigungsstromes für die Anwendung 24 dieselbe ist wie die Materialflussrichtung.
Die Materialwechslerfunktion 12 umfasst eine Materialwechslervorrichtung 40, die beispielsweise als Farbwechsler funktioniert. Je nach Erfordernis kann der Wechsler 40 wahlweise noch mehrere zusätzliche Funktionen und Komponenten enthalten, die Teil des Wechslers 40 oder ihm zugeordnet sind, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Der Wechsler 40 ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, ein verteilerartiger Körper aus einem geringe Aufschlagverklumpungen bildenden Material (low impact fusion material) wie beispielsweise Polyethylen mit ultrahohern Molekulargewicht oder einem anderen geeigneten Material. Alternativ kann der Wechslerkörper 40 aus jedem Material geeigneter Festigkeit hergestellt sein, wobei die Pulverstrompfade mit einem geeigneten geringe Aufschlagverklumpungen bildenden Material (low impact fusion material) beschichtet sind.
Der Wechsler 40 umfasst eine gemeinsame Zuführpassage 42. Die Zuführpassage 42 bildet den Hauptpfad für den Pulverfluss durch den Wechsler und ist eine gemeinsame Durchgangspassage, was bedeutet, dass jedes ausgewählte Material aus irgendeinem der N Vorräte durch die gemeinsame Passage 42 zu der Pumpfunktion 14 fließt. Der Wechsler 40 enthält weiterhin N Einlässe 44 ₁–44 _N. Jeder Einlass 44 kann mit einem Vorrat an Beschichtungspulvermaterial (nicht gezeigt in 1) beispielsweise mit N Farben oder mit anderen Materialeigenschaften verbunden werden. Einlass-Steuerventile (nicht gezeigt in 1) werden verwendet für die Wahl des Einlasses und des Materials für den besonderen Anwendungsfall. Eine Wechslersteuerfunktion 46 wird verwendet, um den Betrieb und die Auswahl der N-Einlass-Steuerventile zu steuern. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Einlass-Steuerventilen um pneumatische Ventile und deshalb kann die Steuerfunktion 46 auf eine von mehreren Arten verwirklicht sein, um die Zufuhr von Druckluft 49 über N entsprechende Luftschläuche 48 an die Einlassventile zu steuern. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Einlassventile durch die Zufuhr von Überdruck geschlossen und durch das Ablassen des Überdrucks geöffnet.
Der Materialwechsler 40 kann außerdem einen Reinigungsauslass 50 umfassen. Der Reinigungsauslass 50 kann durch eine Steuerfunktion 52, beispielsweise ein Ablassventil, gesteuert werden. Mit Hilfe des Ablassventils kann beispielsweise gesteuert werden, ob das im Reinigungsstrom enthaltene Pulver in einen Abfallbehälter 54 oder zurück in die Sprühkabine 56 geleitet wird. Je nach Erfordernis kann mehr als ein Ablassventil verwendet werden. Das Reinigungsauslass-Ablassventil kann getrennt vom Wechsler 40 oder als Teil des Wechslers vorgesehen sein. Wenn das Reinigungsauslass-Ablassventil als eine getrennte Komponente vorgesehen ist, kann der Wechsler als symmetrische Einheit ausgelegt sein, die mit anderen Wechslern direkt verkettet sein kann.
Der Materialwechsler 40 wird in einem Reinigungsmodus oder einem Zuführmodus betrieben. Während des Zuführmodus ist einer der Einlässe 44 geöffnet (auf das zugehörige Einlassventil wird keine Druckluft gegeben), um es einem Material zu ermöglichen, durch eine Einlasspassage 180 (5) über einen Zugang 192 (5) in die gemeinsame Zuführpassage 42 an einen Wechslerauslass 58 (1) zu fließen, der mit dem Pumpeneinlass 18 (1) über einen Zuführschlauch oder ein Zuführrohr 60 (1) verbunden ist. Alle anderen (N – 1)-Einlässe sind geschlossen (durch Anlegen von Druckluft 49 an die Einlassventile), obgleich es für manche Anwendungsfälle von Nutzen sein kann, dass zwei oder mehr Einlässe gleichzeitig dieselbe Art von Material an den Wechsler liefern, um beispielsweise höhere Flussraten zu erzielen. Während des Zuführmodus hält das Ablassventil 52 den Wechsler-Reinigungsauslass 50 geschlossen. Das Material fließt demnach aufgrund der am Pumpeneinlass 18 erzeugten Saugwirkung in einer ersten Richtung entlang der gemeinsamen Passage 42 zur Pumpfunktion 14.
Während eines Reinigungsmodus, der nachfolgend im Einzelnen anhand eines als Beispiel dienenden Reinigungs- oder Farbwechselverfahrens beschrieben wird, strömt Reinigungsdruckluft in den Wechsler 40, und zwar über den Auslass 58 in eine Richtung, die der Fließrichtung des Materials zur Pumpfunktion entgegengesetzt ist. Das Reinigen oder Durchspülen kann in unterschiedlichen Schritten und mit unterschiedlichen Drücken durchgeführt werden, jedoch laufen die zwei grundsätzlichen, obgleich wahlfreien, Schritte wie folgt ab. Bei geöffnetem Ablassventil, das ein Ausströmen aus dem Reinigungsauslass 50 ermöglicht, sind alle Einlassventile geschlossen, so dass ein gerader, durchgehender Pfad für die Reinigungsluft besteht, um vom Wechslerauslass 58 (der während des Reinigungsmodus als Reinigungslufteinlass wirkt) zum Reinigungsauslass 50 zu strömen, um die gemeinsame Zuführpassage 42 zu reinigen. Eine zweite Option besteht darin, das Ablassventil 52 zu schließen, womit der Reinigungsauslass 50 abgetrennt wird. Ist das zuletzt benutzte Einlassventil offen und sind alle anderen Einlassventile geschlossen, dann strömt Reinigungsluft in die gemeinsame Zuführpassage 42 vom Wechslerauslass 58 und durch den zuletzt benutzten Einlass an den zugehörigen Materialvorrat und reinigt auf die Weise den Pulvereinlasspfad vom Vorrat zur gemeinsamen Zuführpassage 42, besonders an dem Zugang, der die Einlasspassage (wie nachfolgend beschrieben wird) mit der gemeinsamen Zuführpassage 42 verbindet. Das Reinigen des Einlasses kann nach einem Sprühvorgang vor dem Schließen des Einlassventils durchgeführt werden, um die Möglichkeit zu verringern, dass Pulver im Einlassventil zurückbleibt. Nach dem Durchspülen des Einlasses kann die gesamte gemeinsame Zuführpassage 42 über den Reinigungsauslass 50 durchgespült werden.
Bei einer wahlweise vorzusehenden Reinigungsfunktion, die nachfolgend mit Bezugnahme auf 1A beschrieben wird, kann eine Vorwärts-Reinigungsfunktion eingesetzt werden, bei der Reinigungsluft durch den Wechsler 40 und aus einem oder mehreren Ablassventilen ausströmt, die Teil des Wechslers sein können. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere der Materialeinlässe stattdessen an einem Ende des Wechslers als Reinigungslufteinlasse verwendet, wie beispielsweise das Reinigungsauslassende in der Nähe des Reinigungsauslasses 50, und ein oder mehrere Materialeinlässe werden stattdessen als Ablassventile an einem entgegengesetzten Ende des Wechslers benutzt, beispielsweise das Auslassende in der Nähe der Auslasskammer 58.
Die Pumpfunktion 14 kann zusätzlich zu einem rückwärts strömenden Reinigungsstrom an den Wechsler 40 in Vorwärtsrichtung strömende Reinigungsluft an den Anwendungsort 24 liefern. Auf die Weise kann bei den hier als Beispiel beschriebenen Ausführungsformen der gesamte Pfad, den das Pulver durchfließt, von den Vorratsbehältern durch die Zuführschläuche und den Zuführzugang zur gemeinsamen Zuführpassage 42, durch den Wechsler 40, durch den Zuführschlauch 60, durch den Pumpeneinlass 18, die Pumpenkammer 32a und den Pumpenauslass 20, durch den Anwenderschlauch 22 und den Anwendungsort 24 für ein vollständiges Materialaufbringungssystem gereinigt bzw. durchspült werden.
Es wird hier darauf hingewiesen, dass abhängig von der Anzahl der für eine gegebene Pumpe zu verwendenden unterschiedlichen Farben oder Materialien zwei oder mehr Materialwechsler 40 verkettet betrieben werden können, indem einfach der Wechslerauslass eines ersten Wechslers mit einem vorzugsweise kurzen Schlauch oder Rohr mit dem Reinigungszugang eines zweiten Wechslers verbunden wird.
Unter Hinweis auf die 2 wird eine detaillierte schematische Darstellung eines vollständigen Applikationssystem 100 für Pulverbeschichtungsmaterial mit zwei Pistolen dargestellt, bei dem verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Elemente, die auch in der 1 vorhanden sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der grundsätzliche Betrieb von Pumpen und Materialwechslern ist der gleiche wie in der Ausführungsform nach 1.
Das System 100 nach 2 umfasst zwei Anwendungsvorrichtungen 102, 104 (als Pistole 1 und Pistole 2 bezeichnet, die zugehörigen Pumpen und Wechsler im System 100 sind ebenfalls mit 1 und 2 bezeichnet), die als manuell oder automatisch oder auf beide Arten zu betätigende Sprühpistolen ausgebildet sein können; das System kann, je nach Erfordernis, elektrostatisch oder nicht-elektrostatisch betrieben werden. Obgleich nur zwei Pistolen dargestellt sind, kann die Erfindung mit einer größeren Anzahl von Pistolen verwendet werden, und einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht in der Möglichkeit, Pulver- und Farbwechselvorgänge für eine große Zahl von Applikatoren und Farben vorzusehen. Es wird hier angemerkt, dass es der Einsatz des Farbenwechslers für zwei Pistolen ermöglicht, dass eine Bedienungsperson mit einer Pistole sprüht, während die andere Pistole gereinigt oder auf den nächsten Farbwechsel vorbereitet wird, wodurch der durch einen Farbwechsel entstehende Zeitverlust minimiert wird.
Das System 100 umfasst ferner eine Sprühkabine 106 mit geeigneten Kabinensteuereinrichtungen 108, wie sie zum Beispiel zur Steuerung eines Gehängeförderers (nicht gezeigt) zum Transportieren von Teilen in die Kabine 106 hinein und aus ihr heraus sowie zur Steuerung eines Sprühpulver-Rückgewinnungssystems 110 für das Pulver, das nicht vom zu beschichtenden Gegenstand aufgenommen wurde, verwendet werden. Das Sprühpulver-Rückgewinnungssystem 110 kann auf jede geeignete Weise aufgebaut sein; dabei kann es sich um die Rückgewinnung durch Fliehkraftabscheider, Filterpatronen usw. handeln. Das Rückgewinnungssystem 110 kann das wiedergewonnene Pulver in den Abfall transportieren oder zurück in die Materialvorräte 112.
Es wird eine Mehrzahl von N Materialvorratsbehältern 112 verwendet, die zum Beispiel N Farben oder andere Materialien darstellen können. Bei den Vorratsbehältern 112 kann es sich beispielsweise um einfache Kästen oder Vorratstrichter handeln, um einige gut bekannte Beispiele zu nennen. Zu jedem Vorratsbehälter 112 gehört ein erster Zuführschlauch 114a, der zu einem ersten Materialwechsler 40, führt, und ein zweiter Zuführschlauch 114b, der zu einem zweiten Materialwechsler 40 ₂ führt. Der erste Farbwechsler 40, weist einen Wechslerauslass 58 auf, der mit einem Einlass 18 einer ersten Pumpe 16, verbunden ist, und der zweite Farbwechsler 40 ₂ weist einen Wechslerauslass 58 auf, der mit einem Einlass 18 einer zweiten Pumpe 16 ₂ verbunden ist. Wie bereits beschrieben wurde, kann jeder Wechsler 40 mit seiner eigenen Wechslersteuerfunktion 46 ausgestattet sein, und jede Pumpe kann ihre eigene Pumpsteuerfunktion 26 haben, obgleich jede oder alle der Steuerfunktionen des Systems 100 in ein einziges Steuersystem integriert sein können. Die Wechsler 40 sind mit ihren zugeordneten Pumpen 16 vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, über kurze Schlauchstücken 60, die sogar nur ein paar Zoll lang sein können, verbunden, um Saugverluste zu minimieren und um auch die Schlauchvolumina zu minimieren, die durchgespült werden müssen. Jeder Wechsler 40 enthält auch einen Reinigungsauslass 50, der in einen gemeinsamen Abfallbehälter 116, beispielsweise durch zugeordnete Ablassventile (1) entleert.
In einem beispielhaften Betrieb wählt die Bedienungsperson über die Wechslersteuerung den Materialvorratsbehälter 112 aus, von dem die jeweilige Pistole 102, 104 beschickt wird. Jeder Wechsler 40 verbindet nacheinander einen Einlass nach dem anderen mit seiner entsprechenden gemeinsamen Zuführpassage, so dass die zugeordnete Pumpe 16 Pulver aus dem ausgewählten Materialvorrat 112 in den zugeordneten Pumpeneinlass 18 saugt, weiter durch den Pumpenauslass 20 durch einen Pistolenschlauch 21 an die zugeordnete Sprühpistole 102, 104. Jede Pumpe 16 erzeugt auch Reinigungsdruckluft zurück zu ihrem zugeordneten Wechsler 40 und ihren zugeordneten Pistolen 102, 104 für den oben beschriebenen Reinigungsvorgang.
In den 3 und 4 ist ein Materialwechsler 40 für Pulverbeschichtungsmaterial dargestellt. Der Wechsler 40 enthält einen Hauptkörper 150, der beispielsweise aus einem geringe Aufschlagverklumpungen bildenden Material (low impact fusion material) wie beispielsweise UHMW Polyethylen oder TEFLON^TM bestehen kann. Der Hauptkörper 150 hat eine erste Fläche 152 mit einer Mehrzahl von darin diskret gebildeten Einlassventilkammern 154, die auf jeder Seite entlang einer Längsachse X (nur des Bezugs halber angegeben) des Wechslers angeordnet sind. Jede Ventilkammer 154 nimmt ein elastisches, becherförmiges Ventilelement oder Ventilglied 156 auf, das beispielsweise aus Naturkautschuk hergestellt sein kann. Die Ventilelemente 156 können sich ganz nach unten in ihre jeweilige Ventilkammer 154 erstrecken, obgleich das nicht in allen Fällen erforderlich ist. Jede Ventilkammer 154 kann eine Flanschaufnahmevertiefung oder eine Senkung 158 aufweisen. Ebenfalls in der ersten Fläche 152 ist eine Mehrzahl von Bolzenöffnungen 160 vorhanden. Die Ventilelemente oder Ventilglieder 156 wirken als elastische aufblasbare Blasen, die, wenn sie mit Druckluft aufgeblasen sind, einen Pulverfluss verhindern, und, wenn der Luftdruck abgelassen ist und die Ventilelemente in ihre natürliche Form und Größe zurückgekehrt sind, einen Pulverfluss ermöglichen.
Jedes Ventilelement 156 kann eine Lippe oder einen Flansch 162 an einem Ende der Blase aufweisen, der eine druckdichte Abdichtung für die zugehörige Ventilkammer 154 bildet. Die geeigneten Maße für die Flansche 162 sind etwas kleiner als die der Vertiefungen 158, so dass die Flansche 162 zusammengedrückt werden können und expandieren können, um eine gute Dichtung zu bilden, wenn eine Druckplatte 164 am Hauptkörper 150 befestigt wird. In jedem Ventilelement 156 ist ebenfalls eine Luftdruckpassage 157 ausgebildet. Die Luftdruckpassagen 157 erstrecken sich vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, nicht durch das ganze Ventilelement 154, obwohl sie sich als Alternative ganz hindurch erstrecken können. In einem solchen Fall ist ein zweiter Flansch auf dem entgegengesetzten Ende des Ventilelementes (nicht gezeigt) vorgesehen, und eine zweite Druckplatte (nicht gezeigt) wird auf der entgegengesetzten Seite der ersten Fläche 152 des Hauptkörpers verwendet, um eine druckfeste Abdichtung für die Druckkammern 154 zu bilden.
Jedes Ventilelement 156 ist ebenfalls mit einer zugeordneten porösen Filterscheibe 172 ausgestattet, die oberhalb der Druckluftpassage 157 positioniert ist. Die Scheibe lässt Druckluft in die Druckpassage 157 eintreten, verhindert aber, dass Pulver zurückgeblasen wird, wenn ein Ventilelement 154 bricht oder sich darin ein Leck bildet. Die Scheiben 172 sind zwischen der unteren Fläche der Druckplatte 164 und der oberen Fläche des Flansches 162 angeordnet (siehe 5).
Die Druckplatte 164 umfasst eine Mehrzahl von Luftarmaturöffnungen 166 und eine Mehrzahl von Bolzenöffnungen 168. Die Platten-Bolzenöffnungen 168 sind auf die Bolzenöffnungen 160 des Hauptkörpers 150 ausgerichtet. Mit Bolzen 170 wird die Druckplatte 164 am Hauptkörper 150 befestigt. Die Luftarmaturöffnungen 166 enthalten je eine Luftführung 174 (5), die mit einer Quelle für Druckluft 49, beispielsweise an der Wechslersteuerung 46 (1), verbunden ist.
Die Luftarmaturöffnungen 166 sind koaxial mit den Ventilkammern 154, den Scheiben 172 und den Druckpassagen 157 ausgerichtet, so dass Druckluft in die Druckpassagen 157 eintritt, um ein Einlassventil zu schließen, und die Einlassventile geöffnet sind, wenn kein Druck auf sie ausgeübt wird.
Im Hauptkörper 150 ist an einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Hauptkörpers eine Mehrzahl von Pulvereinlasspassagen 180 ausgebildet. Jede Pulvereinlasspassage 180 weist einen entsprechenden Schlauchanschluss 182 auf, der zum Verbinden eines Zuführschlauches 114 (2) von einem Materialvorrat an die Pulvereinlasspassage 180 verwendet wird. Jede Pulvereinlasspassage 180 erstreckt sich durch die zentrale gemeinsame Passage 42, die entlang der Achse X ausgebildet ist. Die Pulvereinlasspassagen 180 sind also quer zu den Ventilkammern 154 ausgebildet und schneiden die Ventilkammern (siehe 5). Auf diese Weise werden die Ventilelemente 156 benutzt, um den Pulverfluss von den Einlasspassagen 180 an die gemeinsame Passage 42 zu öffnen und zu verschließen. Es wird darauf hingewiesen, dass die gemeinsame Flusspassage 42 mit dem Wechslerauslass 58 und dem Reinigungsauslass 50 ausgestattet ist. Jeder Auslass kann mit einem Schlauchanschluss 184, 186 ausgerüstet sein, um den Pumpenzuführschlauch 60 (1) und einen Reinigungsschlauch zu halten. Es wird bemerkt, dass das Ablassventil 52 (1) getrennt vom Wechsler 40 vorgesehen (wie in 4 dargestellt) oder in den Hauptkörper 150 integriert sein kann.
In den 5 und 6 ist gezeigt, dass sich jede Einlasspassage 180 bis zur Ventilkammer 154 und dann zu einem Zuführzugang 192 erstreckt, der in der Wand 190 gebildet ist, die die gemeinsame Zuführpassage 42 definiert. Im mittleren Bereich 194 der Ventilkammer 154 ist die Ventilkammer 154 über den Durchmesser des Ventilgliedes 156 hinaus aufgeweitet. Diese Aufweitung kann schräg verlaufen, wie in 5 dargestellt. Dieses vergrößerte Volumen bietet Raum für einen mittleren Abschnitt der Blase oder des Ventilgliedes 156, um zu expandieren oder sich aufzuweiten, wenn Druckluft in die Druckpassage 157 geleitet wird. Diese kontrollierte Aufweitung erzeugt einen kleinen Höcker oder Vorsprung 156a, der sich in den Zuführzugang 190 hinein ausdehnt und den Zugang verschließt. Die Größe der nach außen vorstehenden Aufweitung bzw. die Größe des Höckers ist minimiert, um einen toten Punkt in der gemeinsamen Zuführpassage 42 zu verhindern; ein kleiner Abschnitt aber kann in die Passage 42 hineinragen, um Rückhalte- oder Fanggebiete in der Einlasspassage zu verhindern. Auf diese Weise bildet das Ventilglied 156 und insbesondere der vorspringende Abschnitt 156a eine bohrungsnahe Liniendichtung an der Wand 190 am Zugang 192. Der Spalt G zwischen dem Zuführzugang 192 und der Wand 190 kann auf einem Minimum gehalten werden, damit das Ventilglied 156 teilweise in die gemeinsame Zuführpassage 42 hineinragt, ohne das Ventilglied einer übermäßigen Spannung auszusetzen. Die Bearbeitungstoleranzen können so sein, dass der Spalt G in der Praxis nicht wirklich vorhanden ist. Bei Vorhandensein eines gewissen Spaltes G wird ein gleichförmiger Sitz für das Ventilelement 156 geboten, gegen den es abdichtet; in einigen Fällen kann ein Spalt G jedoch entbehrlich sein.
Wird die Druckluft aus der Luftpassage 157 entfernt, dann entspannt sich das elastische Ventilglied 156 in seine, in 5 dargestellte, natürliche Form. Damit öffnet sich der Zuführzugang 192, so dass Pulver aufgrund der von der Pumpe erzeugten Saugkraft von der Einlasspassage 180 um das Ventilglied 156 und in die gemeinsame Zuführpassage 42 fließen kann.
Aus den 4 und 5 ist zu erkennen, dass jeder Flansch 162 des Ventilgliedes 156 ein flaches Element 162a umfasst. Damit ist ein geringerer Abstand der Ventilglieder in der Nähe der gemeinsamen Zuführpassage 42 möglich, um jeden toten Raum zu minimieren und gleichzeitig zu ermöglichen, dass ein ausreichend großer Flansch 162 die Ventilkammer 154 abdichtet.
Aus der 1A ist eine alternative oder zusätzliche Konfiguration zu entnehmen, bei der der Wechsler 40 so angeordnet sein kann, dass einer oder mehrere der Einlässe 44 (1) als Reinigungseinlass und einer oder mehrere der Einlässe 44 (1) als Ablassventil verwendet werden, so dass der Wechsler 40 auch in derselben Richtung durchgespült werden kann wie das Material durch die gemeinsame Zuführpassage fließt. In dem Beispiel nach 1A sind zwei Reinigungseinlässe an einem Ende des Wechslers, vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, am Ende des Reinigungsauslasses 50 vorgesehen und zwei Reinigungs- oder Ablassauslässe am entgegengesetzten Kammerende, beispielsweise am Ende des Auslasses 58. Auf diese Weise kann Druckluft an die Reinigungseinlässe gegeben werden, die durch die gemeinsame Zuführpassage des Wechslers in Richtung des Auslasses 58 und aus den Ablassauslässen hinaus strömt. Dieser Reinigungsvorgang in Vorwärtsrichtung kann als Teil der Anfangsreinigungssequenz eingesetzt werden, wenn nach einem beendeten Sprühvorgang so viel des Pulvers wie möglich aus dem Wechsler und dem Pulverfließpfad entfernt werden soll. Diese Vorwärtsreinigungsfunktion für den Wechsler kann für die Entfernung des gesamten Pulvers eine Verbesserung über die alleinige Rückwärts-Reinigungseinrichtung hinaus darstellen. Für die Reinigungseinlässe und die Ablassauslässe, die Teil des Wechslers 40 sind, können die gleichen aufblasbaren blasenähnlichen Ventilelemente 156 verwendet werden, um die zugeordneten Strömungspassagen zu öffnen und zu schließen.
Wie aus 7 hervorgeht, kann in einer alternativen Ausführungsform ein Versteifungselement 200 in die Luftpassage 157 des Ventilgliedes eingesetzt sein. Dieses optionale Merkmal ist besonders, jedoch nicht ausschließlich, nützlich für die Reinigungsventileinlässe und Ablassventilauslässe nach 1A, weil dann, wenn die Ventile offen sind, um Reinigungsdruckluft in die gemeinsame Zuführpassage 42 einzulassen, der Strom der Reinigungsluft um das elastische Blasen-Ventilelement 156 herumströmen muss. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit hoch genug ist, dann könnte das Ventilelement 156 kollabieren. Das Versteifungselement 200 wird eingesetzt, um das Ventilglied 156 gegen Druck von außen, wie er bei einem Reinigungsvorgang auftritt, zu schützen. In dieser Ausführungsform ist das Versteifungselement 200 becherförmig so ausgebildet, dass es allgemein dem Profil der Luftpassage 157 im Ventilglied 156 entspricht. Alternativ kann das Versteifungselement 200 beispielsweise einfach ein Stück Luftleitung sein, das in die Luftpassage 157 eingeführt ist und eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, um Luft durchströmen zu lassen. Das Versteifungselement kann aus porösem Material bestehen, z. B. aus dem gleichen Material wie die Scheiben 172 (zum Beispiel gesintertes Polyethylen) oder es kann mit einer Anzahl von Löchern 202 versehen sein, so dass Druckluft durch das Versteifungselement 200 hindurchgeht, um das Ventilglied zu erweitern, um den zugeordneten Zuführzugang 192 zu schließen, jedoch ein Kollabieren des Ventilgliedes 156 verhindert, wenn Reinigungsluft an den Reinigungseinlass gelegt wird.
In 8 ist eine weitere alternative Ausführungsform gezeigt. In diesem Fall ist die gemeinsame Zuführpassage 42 unterhalb der Ventilkammer 154 ausgebildet. Die untere Ventilkammerwand enthält den Zuführzugang 192, der in der Wand 190 ausgebildet ist, die die gemeinsame Zuführpassage 42 definiert. Wieder kann ein kleiner Spalt vorgesehen sein, wie dies oben beschrieben wurde. Wenn bei dieser Ausführungsform Druckluft in die Luftpassage 157 des Ventilgliedes 156 eingelassen wird, expandiert das Ventilglied in Längsrichtung und bildet wieder eine kleine Beule, die in die gemeinsame Zuführpassage 42 hineinreicht, um den Zuführzugang 190 abzudichten. Es wird darauf hingewiesen, dass die Pulvereinlasspassage 180 ebenfalls weiter unten ausgebildet ist und sich zur Ventilkammer 154 unterhalb des unteren Endes des Ventilgliedes 156 öffnet, wenn das Ventilglied nicht aufgeblasen ist. Diese Anordnung schafft einen ungehinderten Fließpfad für Pulver von der Einlasspassage 180 zur gemeinsamen Zuführpassage 42, ohne dass das Pulver um das Ventilglied 156 herumströmen muss.
Die Kombination einer Farbwechselfunktion mit einer Rückwärts-Reinigungsfunktion erleichtert einen Farbwechselvorgang, der für einen gesamten Pulverfließpfad des gesamten Materialaufbringungssystems vom Vorratsbehälter bis zur Auslassdüse des Anwendungsgerätes, beispielweise einer Sprühpistole, vorgenommen werden kann. Vom Standpunkt der Systemebene aus (2 beispielsweise) umfasst der Pulverfließpfad die Zuführschläuche 114, den Farbwechsler 40, den Zuführschlauch 60, den Pumpeneinlass, die Pumpenkammer 32a und den Pumpenauslass, den Pistolenschlauch 21 und den Fließpfad der Sprühpistole 102 (vom Einlass zur Pistole durch den Düsenauslass oder die Sprühmündung).
Es sei angenommen, dass mit dem System 100 ein erstes Material oder eine erste Farbe durch die Pistole 1 (102) aufgesprüht wurde. Um zu einem zweiten Material oder einer zweiten Pistole zu wechseln, kann der folgende, als Beispiel angegebene Materialwechselprozess durchgeführt werden, obgleich die präzise Folge der Schritte oder mehr oder weniger Schritte jeder besonderen Anwendung entsprechend angepasst werden können. Nachdem die Sprühpistole abgeschaltet oder auf andere Weise außer Betrieb gesetzt wurde, werden alle Einlassventile des Farbwechslers 401 außer dem zuletzt benutzten geschlossen (indem Druckluft auf die entsprechenden Luftpassagen gegeben wird). Das Ablassventil oder die Ventile 52 (1) werden geöffnet (ebenso die wahlweise vorzusehenden Ablassventile nach 1A, wenn die dort angegebene Ausführungsform verwendet wird), und die Pumpe 16 kann mit voller Strömungseinstellung arbeiten, was bedeutet, dass die Pumpe den maximal Luftstrom durch den Farbenwechsler zieht, um das meiste Pulver vom letzten Sprühvorgang aus dem Pulverfließpfad zu entfernen. Der Luftstrom durch den Wechsler und die Pumpe wirkt wie ein Siphonspülvorgang und drückt ebenfalls durch die Sprühpistole, womit er eine Anfangsreinigung des Pulverfließpfades durchführt. Obgleich das zuletzt benutzte Einlassventil während des Siphonspülvorgangs offen gelassen werden kann, tritt kein neues Pulver aus dem Materialvorrat in den Wechsler ein.
Nachdem der Siphonspülvorgang abgeschlossen ist (beispielsweise nach einer Dauer von einer Sekunde), kann ein weicher Reinigungsvorgang bei geöffneten Ablassventilen 52 durchgeführt werden (Pistole ist noch außer Betrieb, alle Wechslereinlassventile sind noch geschlossen außer dem zuletzt benutzten Einlassventil, das noch offen ist). Druckluft 28, beispielsweise etwa 2,5 scfm (standard cubic feet per minute), entsprechend 70,8 l/min., die normalerweise zum Auspumpen von Pulver aus der Pumpenkammer 32a verwendet wird, strömt durch die porösen Rohre 32b und fließt sowohl zu der Pistole 102 als auch zu dem Wechsler 40 und aus dem Reinigungsauslass 50 und dem noch offenen zuletzt benutzen Einlass. Alternativ ist es möglich, die Pistole getrennt zu reinigen, beispielsweise mit etwa 4 scfm, entsprechend 113,3 l/min.
Der weiche Reinigungsvorgang zurück zum Materialvorrat durch den zuletzt benutzten Zuführeinlass hilft beim Entfernen jeglichen Pulvers aus dem Einlassventil und insbesondere vom Zuführzugang 192, bevor das Ventil geschlossen wird. Diese weiche Reinigungsspülung kann etwa drei Sekunden dauern. Die Ablassventile 52 können dann geschlossen werden und die weiche Reinigung durch die Pistole für etwa nur eine Sekunde durchgeführt werden. Dies konnte auch durchgeführt werden, indem die Pumpeneinlass-Pulverflusssteuerventile (nicht gezeigt) geschlossen werden.
Nach dem Abschluss des weichen Reinigungsvorgangs kann eine harte Reinigung durchgeführt werden, bei dem die Reinigungsluft 34, die direkt in die Pumpenkammer 32 hineinströmt und durch sie hindurch und aus dem Pumpeneinlass 18 hinaus in den Farbenwechsler 40, aus dem Reinigungsauslass 50 des Farbenwechslers hinausströmt (Pistole noch abgeschaltet, alle Wechsler-Einlassventile geschlossen). Dieser Reinigungsvorgang kann beispielsweise mit Systemdruck durchgeführt werden, beispielsweise mit etwa 568 kPa (85 psi). Dieser anfängliche harte Reinigungsvorgang kann im Wechsler allein durchgeführt werden; die Pistole 102 wird dabei isoliert, indem das Pumpenauslass-Steuerventil (nicht gezeigt) geschlossen wird. Dieser anfängliche harte Reinigungsvorgang kann beispielsweise etwa vier bis fünf Sekunden dauern. Der harte Reinigungsvorgang wie auch alle Reinigungsvorgänge können wahlweise mit einem pulsierenden, einem gleichmäßig starken oder einer Kombination aus beiden Luftstromarten durchgeführt werden. Während des harten Reinigungsvorgangs kann die Reinigungsluft, die durch die porösen Rohre hindurchströmt, noch verwendet werden.
Nach dem anfänglichen harten Reinigungsvorgang durch die Kammer kann ein harter Reinigungsvorgang durch die Pistole 102 durchgeführt werden (Pistole ist noch außer Betrieb). Dieser harte Pistolen-Reinigungsvorgang kann bei abgetrenntem Wechsler 40 durchgeführt werden, indem die Pulverfluss-Steuerventile am Pumpeneinlass 18 geschlossen werden.
Nachdem das System gereinigt wurde, wird das nächste ausgewählte Einlassventil für die nächste Farbe oder das nächste Material, das verwendet werden soll, geöffnet und die Pumpe erneut auf die maximale Strömung gestellt, um zu beginnen, das neue Pulver so schnell wie möglich aus der Pistole zu pumpen, woraufhin mit betriebsbereit geschalteter Pistole ein normaler Sprühbeginn beginnen kann.
Ein bedeutender Aspekt des Systems ist die Möglichkeit, wahlweise in beide Richtungen durch den Farbenwechsler zu reinigen und auch wahlweise rückwärts durch die Einlassventile zum Materialvorrat zu reinigen. Der gesamte Pulverflusspfad vom Materialvorrat durch die Pistolenmündung kann ebenfalls gereinigt werden, sowohl mit weichen als auch mit harten Reinigungsspülvorgängen. Der anfängliche weiche Reinigungsvorgang durch die Pistole und den Farbenwechsler ist bei einigen Anwendungen von Nutzen, weil dann, wenn im Fließpfad viel Pulver vorhanden ist, dieses Pulver sanft entfernt werden kann, bevor ein harter Reinigungsstrom auf das System einwirkt. Das Anwenden eines harten Reinigungsstromes von Beginn an kann zu Aufschlagverklumpungen führen, beispielsweise insbesondere im Sprühkopf der Pistole.
Der Reinigungsvorgang wie auch alle Steuerfunktionen, die den Betrieb von Wechsler, Pumpen, Pistolen, Kabine und Rückgewinnungssystem betreffen, können mit programmierbaren oder anderen geeigneten elektronischen oder pneumatischen Steuersystemen ausgeführt werden, wie dies Fachleuten auf dem Gebiet der Steuerung von Betätigung und zeitlichem Betriebsablauf unterschiedlicher Luftventile und Strömungs- oder Fließsteuerventile usw. bekannt ist, so dass ein voll automatisierter Reinigungs- und Farbwechselbetrieb durchgeführt werden kann.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Modifikationen und Änderungen werden beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der Zeichnungen offensichtlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2002/0166899 A1 [0004]
EP 1270087 A1 [0005]
US 2005/0095071 A1 [0023]

Claims

Pulverbeschichtungsmaterial-System, aufweisend: einen Applikator (24, 102, 104); einen ersten Pulverbeschichtungsmaterialvorrat (112) und einen zweiten Pulverbeschichtungsmaterialvorrat (112), eine Pumpe (16), die einen Pumpeneinlass (18) zum Transportieren von Pulverbeschichtungsmaterial von einem ausgewählten des ersten und zweiten Pulverbeschichtungsmaterialvorrats hat, und die einen Pumpenauslass (20) zum Zuführen von Pulverbeschichtungsmaterial zu dem Applikator (24) hat, einen Pulverbeschichtungsmaterialwechsler (12, 40), der einen ersten mit dem ersten Pulverbeschichtungsmaterialvorrat (112) verbundenen Einlass (44) und einen zweiten mit dem zweiten Pulverbeschichtungsmaterialvorrat (112) verbundenen Einlass (44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbeschichtungsmaterialwechsler (12) eine gemeinsame Zuführpassage (42) aufweist, die selektiv mit jeweils dem ersten und zweiten Einlass (44) in Strömungsverbindung steht, wobei die gemeinsame Zuführpassage (42) einen mit dem Pumpeneinlass (18) der Pumpe (16) verbundenen Wechslerauslass (58) aufweist, wobei jeder Einlass (44) mit der gemeinsamen Zuführpassage (42) durch eine entsprechende Zugangsöffnung (192), die in einer Wand der gemeinsamen Zuführpassage (42) ausgebildet ist, in Verbindung steht, und ein dem ersten Einlass zugeordnetes erstes Ventil und ein dem zweiten Einlass (44) zugeordnetes zweites Ventil aufweist, wobei jedes Ventil zum Verhindern einer Strömung zwischen seinem zugehörigen Einlass (44) und der gemeinsamen Zuführpassage (42) durch Blockieren der Zugangsöffnung (192) betreibbar ist; dadurch, dass die Pumpe (16) eine zylindrische Pumpkammer (32) aufweist, wobei die Pumpkammer (32) alternierend mit Unter- und Überdruck beaufschlagt wird; dadurch, dass die Pumpe (16) einen Zuführmodus hat, wobei wenn die Pumpkammer (32) mit Unterdruck beaufschlagt ist, Luft und Pulverbeschichtungsmaterial durch den Pumpeneinlass (18) in die Pumpkammer (32) von dem einen ausgewählten der Pulverbeschichtungsmaterialvorräte (112) durch die gemeinsame Zuführpassage (42) des Pulverbeschichtungsmaterialwechslers in einer ersten Richtung gesaugt werden, und wenn die Pumpkammer (32) mit Unterdruck beaufschlagt ist, Luft und Pulverbeschichtungsmaterial aus der Pumpkammer (32) durch den Pumpenauslass (20) zu dem Applikator (24, 102, 104) gedrückt werden, und dadurch, dass die Pumpe (16) ferner einen Reinigungsmodus hat, wobei wenn die Pumpkammer (32) mit Unterdruck beaufschlagt wird, Luft und Pulverbeschichtungsmaterial aus der Pumpkammer (32) durch den Pumpeneinlass gedrückt werden, um durch die gemeinsame Zuführpassage (42) in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zu strömen, um Pulverbeschichtungsmaterial aus der gemeinsamen Zuführpassage (42) zu spülen und Luft und Pulverbeschichtungsmaterial aus der Pumpkammer (32) durch den Pumpenauslass zu dem Applikator (24, 102, 104) gedrückt werden, um Pulverbeschichtungsmaterial aus dem Applikator (24, 102, 104) zu spülen.
System nach Anspruch 1, wobei jedes Ventil ein Ventilglied (156) aufweist, das eine bohrungsnahe Liniendichtung an der Zugangsöffnung (192) bildet.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei jedes Ventil pneumatisch betätigt ist.
System nach Anspruch 3, wobei dem Ventil Luftdruck bereitgestellt wird, um die Zugangsöffnung (192) zu blockieren.
System nach Anspruch 4, wobei jedes Ventil ein elastisches Ventilglied (156) aufweist, das sich in Reaktion auf den Luftdruck ausdehnt, um die Zugangsöffnung (192) zu blockieren.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die gemeinsame Zuführpassage (42) ein erstes Ende an dem Wechslerauslass (58) und ein zweites Ende aufweist, wobei das zweite Ende einen Reinigungsauslass (50) aufweist.
System nach Anspruch 6, wobei der Reinigungsauslass (50) ein zugehöriges Ventil (52) aufweist, um den Reinigungsauslass (50) zu öffnen und zu schließen.
System nach Anspruch 7, aufweisend einen Reinigungsauslassschlauch mit einem mit dem Reinigungsauslass verbundenen Ende und einem mit einem Materialsammler verbindbaren zweiten Ende.
System nach Anspruch 8, wobei der Materialsammler eine Sprühkabine ist.
System nach Anspruch 7, wobei die Pumpe (16) Luftüberdruck an das erste Ende der gemeinsamen Zuführpassage anlegt, so dass dieser durch die gemeinsame Zuführpassage (42) strömt und aus dem Reinigungsauslass (50) herausströmt, wenn das Reinigungsventil (52) offen ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Pumpe (16) Luftüberdruck an das erste Ende der gemeinsamen Zuführpassage anlegt, so dass dieser durch die gemeinsame Zuführpassage (42) und aus einem ausgewählten Einlass (44) heraus zu einem ausgewählten Vorrat (112) strömt, wenn das Reinigungsventil (52) geschlossen ist und ein ausgewähltes Einlassventil offen ist.