DE60300205T2

DE60300205T2 - Zuführvorrichtung für Beschichtungsmaterial und Ventileinheit

Info

Publication number: DE60300205T2
Application number: DE2003600205
Authority: DE
Inventors: Takao Toyota-shi Nomura; Makoto Toyota-shi Ichimura; Masato Toyota-shi Yamamori; Takao Toyota-shi Ueno; Katsuhiro Toyota-shi Ishikawa
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: EP1346761A3; JP4027693B2; EP1875958B1; EP1875958A1; EP1495797A1; JP2003275632A; DE60300205D1; US20030178059A1; EP1346761B9; CA2421421A1; CA2706628A1; EP1346761B1; EP1346761A2; US6896399B2; CA2421421C; CA2706628C; DE60328547D1

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung zum Zuführen eines Beschichtungsmaterials, das durch Mischen von zwei oder mehr Arten von Beschichtungsmaterialbestandteilen in einem vorbestimmten Verhältnis hergestellt wird, insbesondere eines gemischten wäßrigen Zweikomponenten-Beschichtungsmaterials, das einen Hauptbestandteil und ein Härtungsmittel enthält, zu einer Beschichtungsmaschine oder zu einem an dieser angebrachten oder abnehmbar befestigten Behälter für Beschichtungsmaterial.
Stand der Technik
In den letzten Jahren sind die Vorschriften für organische Lösungsmittel und für flüchtige organische Verbindungen (VOC) von Beschichtungsmaterialien bei Beschichtungsverfahren im Hinblick auf den globalen Umweltschutz strenger geworden. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, wurden in der Beschichtungsindustrie wäßrige Beschichtungsmaterialien, die keine organischen Lösungsmittel verwenden, entwickelt und deren Merkt erweitert.
Beim Beschichten von Automobilkarosserien, umfassend Grundierung, Zwischenschicht und Deckschicht, wurden Grundierungen gewöhnlich durch Elektroabscheidung von wäßrigen Beschichtungsmaterialien aufgetragen und die meisten bislang für Zwischenschichten verwendeten Beschichtungsmaterialien mit organischen Lösungsmitteln wurden nun durch wäßrige oder pulverförmige Beschichtungsmaterialien ersetzt.
Auch für die Deckschichten wurden, mit Ausnahme von Spezialfarben, die meisten Basislacke durch wäßrige oder pulverförmige Beschichtungsmaterialien ersetzt. Für die höhere Qualität erfordernden Klarlacke müssen jedoch gemischte Ein- oder Zweikomponentenlacke mit organischen Lösungsmitteln verwendet werden, weil es keine wäßrigen Beschichtungsmaterialien gibt, die hohe Qualitätsanforderungen hinsichtlich Aussehen, Wetterfestigkeit, chemischer Beständigkeit, Beständigkeit gegen sauren Regen und Kratzfestigkeit erfüllen.
Jedoch wurden kürzlich wäßrige gemischte Zweikomponentenlacke, die ein Grundmaterial und einen Härter als Zusatz verwenden, als wäßrige Klarlacke für feste Schichten entwickelt, welche mit denen von gemischten Beschichtungsmaterialien vom Lösungsmitteltyp vergleichbare physikalische Eigenschaften haben.
Bei den wäßrigen Zweikomponenten-Beschichtungsmaterialien wird ein Grundmaterial mit einem in Wasser löslichen oder dispergierbaren, Hydroxylgruppen aufweisenden Polyol als Bindemittel mit einem Härter, der als Hauptbestandteil ein in Wasser dispergierbares Polyisocyanat enthält, gemischt und vernetzt und gehärtet.
Bei den wäßrigen Zweikomponenten-Beschichtungsmaterialien dieser Art ist jedoch das in Wasser dispergierbare Polyol als Hauptbestandteil hydrophil, während das Polyisocyanat als Härtungsmittel hydrophob ist, so daß sie dazu neigen, sich wie Wasser und Öl zu trennen. Dies führt zu dem Problem, daß einheitliches Mischen durch bloßes Einschalten eines statischen Mischers in den Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial, wie bei Zweikomponenten-Beschichtungsmaterialien vom Lösungsmitteltyp, schwierig ist.
Dementsprechend werden der Beschichtungsmaschine Materialien zugeführt, die vorher mechanisch in einem Blender oder der gleichen gerührt und gemischt wurden. Im Fall einer kontinuierlichen Beschichtung über lange Zeit, wie bei der Automobillackierung, wird das Beschichtungsmaterial während der Zufuhr nach und nach gehärtet und seine Viskosität ändert sich, wodurch die Beschichtungsqualität inkonstant wird, oder das in den Zuführleitungen zurückbleibende Material wird gehärtet und verursacht Verstopfungen oder wird von der Beschichtungsmaschine abgegeben und auf der Oberfläche des Lackfilms unter Bildung von körnigen Beschichtungsfehlern (grits) abgelagert, weil die Härtungsreaktion zwischen Grundmaterial und Härter schon beim Mischen unter Rühren beginnt.
Im Hinblick darauf kann man ein Verfahren als Mittel für die Zufuhr vollständig gemischten wäßrigen Zweikomponenten-Beschichtungsmaterials erwägen, bei dem Grundmaterial und Härter mit jeweils dem Mischungsanteil entsprechenden Fließgeschwindigkeiten konstant und mit hohem Druck einem Strahldiffusionsmischer zugeführt und gemischt werden.
Wenn in diesem Fall eine Zahnradpumpe, die bei niedrigem Druck eine hervorragend konstante Pumpleistung hat, für die Zufuhr des Grundmaterials und des Härters in jeweils konstanter Menge benutzt wird, treten bei hohem Druck Grundmaterial und Härter durch die Spalte der Zahnräder und es kann keine konstante Pumpleistung aufrechterhalten werden.
Insbesondere nach längerem Gebrauch sind die Zahnräder abgenutzt, verursachen Leckage und das Mischungsverhältnis ändert sich durch Fehler in der Fließgeschwindigkeit, oder es wird Metallpulver von den abgenutzten Zahnrädern in das Beschichtungsmaterial eingetragen und verursacht möglicherweise Beschichtungsfehler.
Außerdem ist die Steuerung schwierig, weil die Zahnradpumpen für die Zufuhr der Grundmaterial und des Härters einzeln auf entsprechende, vorher nach dem Mischungsverhältnis eingestellte Drehzahlen gesteuert werden müssen. Auch sind Motoren für den einzelnen Antrieb der Zahnradpumpen nötig, was zum Problem zunehmender Größe der Vorrichtung führt.
Weil andererseits eine Kolbenpumpe eine hervorragend konstante Pumpleistung hat und auch bei hohem Druck haltbar ist, können Grundmaterial und Härter des wäßrigen Zweikomponenten-Beschichtungsmaterials ohne vorausgehendes Mischen, sondern durch Mischen genau vor der Verwendung zugeführt werden.
In der Praxis ist erwünscht, daß die Steuerung sehr einfach und kompakt ist, damit sie beim Aufbau der Lackierstaße nicht im Weg ist und außerdem, daß die Installations- und Betriebskosten niedrig und die Wartung einfach ist.
Mit Blick darauf bleiben noch ungelöste Probleme, zum Beispiel wie unten beschrieben. Das heißt, es ist mühsam, verschiedene Arten von Rohrleitungen, wie Leitungen zum Anschließen einer jeden Quelle für das Grundmaterial und den Härter an jeden der Pumpenzylinder, Leitungen für das Fortleiten des von jedem der Pumpenzylinder abgegebenen Grundmaterials und des Härters zum Mischer oder dergleichen, und Entleerungsleitungen für eine Hydraulikflüssigkeit, welche die Kolben antreibt, anzuordnen, oder es wird eine Anzahl von Ventilen zum An- und Abschalten der Leitungen benötigt, was die Anzahl der Bauteile erhöht und Steuerung, Zusammenbau und Wartung beschwerlich macht.
Aufgabe der Erfindung
Mit Blick auf das Vorstehende ist es eine technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zuführvorrichtung für Beschichtungsmaterial zum Zuführen solcher Beschichtungsmaterialien, wie wäßrige gemischte Zweikomponenten-Beschichtungsmaterialien, bei denen Grundmaterial und Härter wenig mischbar sind, zur Beschichtungsmaschine oder zu einem Behälter für Beschichtungsmaterial bereitzustellen, welche die Materialien beim Mischen einheitlich mischen kann, die einfach gesteuert, demontiert und montiert werden kann, hervorragende Reinigungs- und Wartungseigenschaften sowie verminderte Größe und Kosten besitzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung in einer ersten Ausführung eine Zuführvorrichtung für Beschichtungsmaterial zur Zuführung eines durch Mischen von zwei oder mehreren Arten von Beschichtungsmaterialbestandteilen in einem vorbestimmten Verhältnis gebildeten Beschichtungsmaterials zu einer Beschichtungsmaschine oder zu einem Behälter für Beschichtungsmaterial bereit, der zum abnehmbaren Befestigen an einer Beschichtungsmaschine ausgerüstet ist, wobei die Zuführvorrichtung für das Beschichtungsmaterial

– eine Meßeinheit mit einem Meßzylinder zur einzelnen und gleichzeitigen Abgabe der Beschichtungsmaterialbestandteile jeweils in einer dem Mischungsverhältnis entsprechenden Menge,
– und eine Speichereinheit mit einem Transferzylinder zur Speicherung des durch vorheriges Mischen der einzelnen Beschichtungsmaterialbestandteile hergestellten Beschichtungsmaterials und zu dessen nachfolgender Abgabe an die Beschichtungsmaschine oder den Beschichtungsmaterialbehälter umfaßt, und die eine Ventileinheit umfaßt, die ausgebildet ist mit
– einem Umschaltventil zum Eröffnen des Kanalumschaltens durch Öffnen/Schließen von Einfüllkanälen für die Beschichtungsmaterialbestandteile zum Einfüllen jedes Beschichtungsmaterialbestandteils in den Meßzylinder,
– einem Vormischkanal zum Vereinigen aller vom Meßzylinder abgegebenen Beschichtungsmaterialbestandteile und zum gemeinsamen Durchführen durch den den Kanal rührenden Vormischer zum Transferzylinder hin, und
– einen Beschichtungsmaterialzuführkanal zur Zuführung des Beschichtungsmaterials vom Transferzylinder mittels eines Strahldiffusionsmischers.

Weil die Erfindung nach der ersten Ausführung drei Einheiten, eine Meßeinheit, eine Speichereinheit und eine Ventileinheit umfaßt und Ventile zum Umschalten der Kanäle durch Öffnen/Schließen der verschiedenen Kanäle zu einer Ventileinheit ausgebildet sind, können die Ventile durch bloßes Verbinden eines jeden Kanals in die Kanäle eingefügt werden, was schwierige oder mühsame Tätigkeiten des einzelnen Anbringens einer Mehrzahl von Ventilen beseitigt.
Weil außerdem nur die Ventileinheit abgenommen, ausgetauscht und repariert zu werden braucht, selbst wenn einmal ein Fehler an den Ventilen auftreten sollte, ist sie hervorragend zu warten und, selbst wenn Fehler in kurzer Zeit instandgesetzt werden müssen, wie in Automobil-Lackierstaßen, kann die Instandsetzung rasch durch Austausch der Ventileinheit erfolgen.
Weil außerdem die Meßeinheit und die Speichereinheit mit sehr einfachem Aufbau ohne Ventil herstellbar sind, fällt die Vorrichtung weniger aus und die Reinigung ist erleichtert.
Nun sei der Fall des Mischens und Zuführens von Grundmaterial und Härter als Beschichtungsmaterialbestandteile des wäßrigen gemischten Zweikomponenten-Beschichtungsmaterials unter Verwendung der Zuführvorrichtung für Beschichtungsmaterial beschrieben.
Zunächst werden Grundmaterial und Härter in den Meßzylinder eingefüllt, wenn der Einfüllkanal für das Beschichtungsmaterial durch Ventilbetätigung geöffnet wird. Dann werden sie jeweils in einer dem Mischungsverhältnis entsprechenden Menge vom Meßzylinder abgegeben, wenn der Vormischkanal geöffnet wird, und in dem den Kanal rührenden Vormischer vorgemischt und das gemischte Beschichtungsmaterial wird im Transferzylinder gespeichert.
Demnach wird jeder der Beschichtungsmaterialbestandteile im Transferzylinder in einem vom Vormischer gleichmäßig dispergierten Zustand gespeichert und das Mischungsverhältnis wird immer konstant gehalten.
Außerdem werden die Beschichtungsmaterialbestandteile aneinander angepaßt, weil das die Beschichtungsmaterialbestandteile in homogener Dispersion enthaltende Beschichtungsmaterial vorübergehend im Transferzylinder gespeichert wird und während des Speicherns die molekulare Diffusion an der Grenze zwischen den Beschichtungsmaterialbestandteilen stattfindet.
Obwohl die Beschichtungsmaterialbestandteile zu diesem Zeitpunkt gleichmäßig verteilt sind, ist jedoch der Durchmesser der dispergierten Tröpfchen der Beschichtungsmaterialbestandteile noch relativ groß und man kann keine befriedigenden Beschichtungsleistung erhalten, wenn man sie so aufträgt, wie sie sind.
Im Hinblick darauf wird, wenn der Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial geöffnet und das Beschichtungsmaterial vom Transferzylinder abgegeben wird, das Beschichtungsmaterial im Strahldiffusionsmischer in einen Strahlstrom umgewandelt, und die Beschichtungsmaterialbestandteile mit großer Teilchengröße werden zu feinen Teilchen geformt und miteinander vermischt, so daß selbst weniger miteinander mischbare Beschichtungsmaterialbestandteile, wie das hydrophile Grundmaterial und der hydrophobe Härter, homogen vermischt werden können.
Wie oben beschrieben, können die Beschichtungsmaterialbestandteile zugeführt werden, wobei sie kurz vor der Be schichtungsmaschine homogen gemischt werden, weil die Beschichtungsmaterialbestandteile durch die zwei Schritte des Vormischens und des Strahldiffusionsmischens homogen gemischt werden, sowohl bei direkter Zuführung des Beschichtungsmaterials zur Beschichtungsmaschine und kontinuierlicher langdauernder Beschichtung als auch bei Einfüllen des Beschichtungsmaterials in den Beschichtungsmaterialtank, so daß eine Speicherung von Beschichtungsmaterial, das vorher mechanisch durch einen Blender oder dergleichen gemischt worden war, nicht erforderlich ist.
In einer zweiten Ausführung der Erfindung werden Einfüllkanal für die Beschichtungsmaterialbestandteile und Vormischkanal gleichzeitig und alternierend geöffnet/geschlossen, und der Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial wird damit synchron geöffnet/geschlossen, entsprechend dem Öffnen/Schließen des Einfüllkanals für die Beschichtungsmaterialbestandteile, um das Kanalumschalten des in der Ventileinheit gebildeten Schaltventils auszuführen.
Bei dieser Ausführungsform werden Einfüllkanal für die Beschichtungsmaterialbestandteile und Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial gleichzeitig geöffnet und der Vormischkanal geschlossen, und Grundmaterial und Härter werden in jeden der Meßzylinder eingefüllt, während das Beschichtungsmaterial aus dem Transferzylinder überführt wird.
Wenn der Transferzylinder geleert ist, werden dann der Einfüllkanal für die Beschichtungsmaterialbestandteile und der Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial gleichzeitig geschlossen, während der Vormischkanal geöffnet wird, und Grundmaterial und Härter werden von den entsprechenden Meßzylinder abgegeben, vorgemischt und in den Transferzylinder gefüllt.
Wie oben beschrieben, werden Abgabe der Beschichtungsmaterialbestandteile aus den entsprechenden Meßzylindern und Einfüllen der Beschichtungsmaterialbestandteile in die Zylinder alternierend im Gleichtakt mit dem Einfüllen des Beschichtungsmaterials in den Transferzylinder und dem Überführen des Beschichtungsmaterials aus dem Transferzylinder ausgeführt. Der Transferzylinder kann dann Einfüllen und Abgabe des Beschichtungsmaterials kontinuierlich ohne Pause alternierend ausführen, wodurch er die Einfüllzeit für Beschichtungsmaterial in den Beschichtungsmaterialbehälter minimieren und so den Wirkungsgrad des Betriebs verbessern kann.
In einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung werden beim Antrieb von Meßzylinder und Transferzylinder durch die Hydraulikflüssigkeit Einfüllkanal und Entleerungskanal der Hydraulikflüssigkeit durch Verwendung eines Schaltventils zum Öffnen/Schließen der Kanäle für die Beschichtungsmaterialbestandteile, wie Grundmaterial und Härter, umgeschaltet. Daher ist die zusätzliche Verwendung eines Ventils zur Steuerung von Füllen/Entleeren der Hydraulikflüssigkeit nicht nötig.
In einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung wird eine der als Beschichtungsmaterialbestandteile verwendeten Flüssigkeiten oder Wasser oder eine durch dazu hinzugefügte notwendige Additive gebildete Flüssigkeit als Hydraulikflüssigkeit benutzt.
Daher wird durch Verwendung eines organischen Lösungsmittels im Fall von Beschichtungsmaterial auf Lösungsmittelbasis oder von Wasser im Fall eines wäßrigen Beschichtungsmaterials durch die Hydraulikflüssigkeit kein Beschichtungsfehler verursacht, falls sie im Schaltventil in den Beschichtungsmaterialbestandteil eindringen sollte.
In einer fünften Ausführung der Erfindung sind Einfüllkanal für das Beschichtungsmaterial, Vormischkanal und Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial in der Meßeinheit, der Speichereinheit bzw. der Ventileinheit ausgebildet, so daß Meßeinheit und Speichereinheit durch Montieren an die Ventileinheit miteinander verbunden sind.
Bei diesem Aufbau können mühsame oder beschwerliche Handlungen zum Anschluß der Beschichtungsmaterialschläuche und zum Anbringen der Rohrleitungen für die Beschichtungsmaterialbestandteile und das Beschichtungsmaterial zwischen den einzelnen Einheiten wegbleiben, um den Aufbau zu vereinfachen, die Montage zu erleichtern, die Wartungseigenschaften zu verbessern und die ganze Vorrichtung kompakter zu machen, weil jeder Kanal durch bloßes Montieren der betreffenden Einheit angeschlossen wird.
Außerdem wird der zu verwerfende Rest des Beschichtungsmaterials vermindert und die Reinigungsleistung verbessert, weil sie (die Einheiten) über den kürzesten Kanal miteinander verbunden werden.
In einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführung kann bei der Wartung die Speichereinheit von der Ventileinheit abgenommen werden, ohne die Rohrleitungen zu demontieren, weil der Kanal der Hydraulikflüssigkeit zum Antrieb des Transferzylinders zwischen der Ventileinheit und der Speichereinheit mittels Rohrleitungen wie Schläuchen angeschlossen ist.
Da das Beschichtungsmaterial, in dem Grundmaterial und Härter vorgemischt sind, in den Transferzylinder gefüllt wird, härtet das restliche Beschichtungsmaterial und kann Betriebsausfall verursachen, was häufige Wartung des Inneren durch Anbringen der Speichereinheit erfordert.
In diesem Fall gibt es keine Besorgnis des Eindringens von Luft in den Zuführkanal der Hydraulikflüssigkeit oder einer Instabilität der abgegebenen Menge durch Einziehen von Luft, weil die Speichereinheit abgenommen werden kann, während die Verbindung des Zuführkanals der Hydraulikflüssigkeit bleibt wie sie ist.
In einer siebenten Ausführung der Erfindung umfaßt der Meßzylinder zwei oder mehr Zylinder zum einzelnen Einfüllen der Beschichtungsmaterialbestandteile in Mengen, die deren Mischungsverhältnis entsprechen, und jeder Kolben zur Abgabe der in die Zylinder eingefüllten Beschichtungsmaterialbestandteile wird durch einen einzelnen doppeltwirkenden Antriebszylinder betätigt. Da die Kolben für die Abgabe der Beschichtungsmaterialbestandteile genau synchronisiert sind, ist keine aufwendige Synchronsteuerung erforderlich. Da außerdem der Antriebsabschnitt kompakt ausgebildet ist, kann die ganze Vorrichtung verkleinert werden.
In einer achten Ausführung der Erfindung umfaßt die Vorrichtung einen Sensor zur Erfassung des Messungsendes, der das Ende des Einfüllens des Grundmaterials und des Härters in den Meßzylinder erfaßt, einen Sensor zur Erfassung des Speicherungsendes, der das Ende der Abgabe des Grundmaterials und des Härters aus dem Meßzylinder und das Ende der Einspeicherung in den Transferzylinder erfaßt, einen Sensor zur Erfassung des Entleerungsendes des Beschichtungsmaterials aus dem Transferzylinder und auch eine Ventilantriebsvorrichtung zum Betätigen des Umschaltventils umfaßt, um den Einfüllkanal für die Beschichtungsmaterialbestandteile und den Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial zu schließen und den Vormischkanal zu öffnen, wenn das Einfüllen der Beschichtungsmaterialbestandteile in den Meßzylinder abgeschlossen ist und das Entleeren des Beschichtungsmaterials aus dem Transferzylinder abgeschlossen ist, und um den Einfüllkanal für die Beschichtungs materialbestandteile und den Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial zu öffnen und den Vormischkanal zu schließen, wenn die Einspeicherung im Transferzylinder abgeschlossen ist. Weil alle Tätigkeiten zuverlässig ausgeführt werden, gibt es keine Besorgnis eines fehlerhaften Betriebs.
In einer neunten Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht der den Kanal rührende Vormischer aus einem statischen Mischer, in welchem an dem am Vormischkanal vom Umschaltventil bis zum Transferzylinder gebildeten Mischermontageabschnitt Mischelemente gebildet sind, und der Montageabschnitt durch Stapeln von Planscheiben gebildet wird, deren jede konkave Ausnehmungen aufweist, die durch Halbieren derselben gebildet sind.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann der statische Mischer leicht ausgetauscht/gereinigt werden, indem die Planscheiben auseinandergenommen werden, um den Montageabschnitt zu öffnen, weil dieser durch Stapeln der Planscheiben mit den durch Halbieren derselben geformten konkaven Ausnehmungen gebildet ist, und dies kann eine hervorragende Wartungsleistung ergeben.
Weil es keine Einschränkung für das Material der Mischelemente gibt, können diese, wenn sie beispielsweise aus flexiblem Kunststoff hergestellt sind, einfach im Flußkanal angebracht werden, selbst wenn der Mischermontageabschnitt gekrümmt oder bogenförmig ausgebildet ist.
In einer zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die Mischelemente in einen Schlauch eingesetzt und am Mischermontageabschnitt angebracht. Der Schlauch wirkt als Dichtung für den zwischen den Planscheiben gebildeten Vormischkanal.
Wenn der Schlauch aus einem Material mit niedriger Druckfestigkeit besteht, wie Kunststoff, kann es nicht platzen, selbst wenn ein hoher Druck aus dem Transferzylinder über den Vormischkanal auf die Innenseite des Schlauchs einwirkt, weil die konkave Ausnehmung als Mischermontageabschnitt den Innendruck aufnimmt.
In einer elften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist an den Vormischkanälen vom den Kanal rührenden Vormischer zum Transferzylinder und/oder am Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial vom Transferzylinder zum Strahldiffusionsmischer eine Mischverstärkungsöffnung angebracht.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau wird keine zusätzliche mechanische Energie benötigt und die Bestandteile werden in kleinere Teilchen zerteilt und im Transferzylinder gespeichert, weil die vom Meßzylinder abgegebenen und im den Kanal rührenden Vormischer vorgemischten Beschichtungsmaterialbestandteile infolge des Flüssigkeitsdrucks die Mischverstärkungsöffnung passieren.
Daher ist die molekulare Diffusion im Transferzylinder weiter begünstigt und ergibt einen mehr bevorzugten Mischzustand.
Weiter ist im Transferzylinder die molekulare Diffusion für dispergierte Teilchen mit kleinem Durchmesser begünstigt, wogegen bei dispergierten Teilchen mit größerem Durchmesser diese sich aneinanderlagern, wodurch der Teilchendurchmesser weiter vergrößert werden kann.
Wenn die Mischverstärkungsöffnung im Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial vom Transferzylinder zum Strahldiffusionsmischer angebracht ist, kann ein hervorragender Mischzustand erzielt werden, weil das durch den Zuführdruck des Transferzylinders in noch kleinere Teilchen dispergierte Beschichtungsmaterial im Strahldiffusionsmischer gemischt wird, ohne zusätzliche mechanische Energie zu benötigen.
In einer zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist im Fall, daß einer der Beschichtungsmaterialbestandteile ein Dispersionssystem ist, in dem ein Dispersionsmaterial in einem Dispergiermittel dispergiert ist, in einem Kanal von den Zufuhrquellen der Beschichtungsmaterialbestandteile zum Meßzylinder eine Vormischkammer mit einem nicht blasenden Rührer eingesetzt, und der nicht blasende Rührer ist mit einem zentrifugal rührenden (Labyrinth-)Kanal zwischen mehrfachen rotierenden Scheiben gebildet, die jeweils in einem vorbestimmten Abstand an einer rotierenden Welle befestigt sind, um den Durchmesser der dispergierten Teilchen der Beschichtungsmaterialbestandteile von der zentralen Ansaugöffnung an der Grundfläche zur Ausflußöffnung an der äußeren Umfangsfläche zu vermindern.
Ferner kann in der zwölften Ausführung, wenn ein Polyol als dispergiertes Material in Wasser als Dispergiermittel dispergiert ist, wie beim Grundmaterial des wäßrigen gemischten Zweikomponenten-Beschichtungsmaterial, die Aktivität beim Mischen mit dem Härter gesteigert werden, selbst wenn das dispergierte Material molekulare Assoziation mit Zunahme des Durchmessers der dispergierten Teilchen verursacht, weil der Durchmesser der dispergierten Teilchen durch Rühren im nicht blasenden Rührer im Voraus kleiner gemacht werden kann.
In einer dreizehnten Ausführung der Erfindung ist der Kanal für jeden der Beschichtungsmaterialbestandteile an der Verbindungsstelle des Vormischkanals zur Vereinigung der vom Meßzylinder abgegebenen Beschichtungsmaterialbestandteile, die stromauf vom den Kanal rührenden Vormischer sitzt und diese zum Transferzylinder leitet, mit einem Querschnittsflächenverhältnis ausgebildet, das dem Mischungsverhältnis zwischen den Beschichtungsmaterialbestandteilen gleich ist.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau schwankt das Mischungsverhältnis nicht infolge von Geschwindigkeitsdifferenzen, selbst wenn man den Fluß in jeder kleinen Zeiteinheit betrachtet, und die Bestandteile können vorteilhaft gemischt werden, wobei das Mischungsverhältnis stets konstant gehalten wird, weil jeder der Beschichtungsmaterialbestandteile mit gleicher Geschwindigkeit vereinigt wird.
In einer sechzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfaßt das in der Ventileinheit gebildete Umschaltventil eine Mehrzahl von Kolben für die Beschichtungsmaterialbestandteile zum einzelnen und gleichzeitigen Öffnen/Schließen der Einlässe für die Beschichtungsmaterialbestandteile und einen Kolben zum Öffnen/Schließen des Ausgangs für das Beschichtungsmaterial. Wenn jeder der Kolben durch einen doppeltwirkenden Antriebszylinder betätigt wird, ist keine Steuerung zur Synchronisation der Kanalumschaltung nötig, weil jeder der Kolben simultan betätigt werden kann.
In einer siebzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der durch den Kolben für jeden der Beschichtungsmaterialbestandteile geöffnete/geschlossene Vormischkanal so ausgebildet, daß er von einem Ende der Gleitbohrung zum Transferzylinder verbunden ist, und daß ein Ende des Kolbens bei jedem der Kolben für die Beschichtungsmaterialbestandteile mit einem Ventilteller versehen ist, der an einen an einem Ende der Gleitbohrung gebildeten Ventilsitz anstößt, um den Spalt zwischen dem Kolben und der Gleitbohrung zu schließen, wenn der Kolben vom Betätigungskolben zum anderen Ende hin gezogen wird.
Mit diesem oben beschriebenen Aufbau wird der Ventilteller gegen den an einem Ende der Gleitbohrung gebildeten Ventilsitz gepreßt und schließt den Spalt zwischen Kolben und Gleitboh rung, wenn der Kolben für den Beschichtungsmaterialbestandteil zum anderen Ende hingezogen wird.
Weil in diesem Prozeß der vom Strahldiffusionsmischer am Zuführkanal für das Beschichtungsmaterial verursachte Kanalwiderstand im Vergleich zum Kanalwiderstand des Vormischkanals größer ist, wenn das Beschichtungsmaterial mit hohem Druck vom Transferzylinder abgegeben wird, wirkt der Druck auf den Vormischkanal. Weil der Ventilteller durch den Druck stärker auf den Ventilsitz gepreßt wird, schließt er den Spalt zwischen Kolben und Gleitbohrung und schließt den Vormischkanal zuverlässig, wobei er keine Flüssigkeitsleckage verursacht.
Weil ferner bei diesem Ventilmechanismus keine Feder wie gewöhnlich in einem Rückschlagventil benutzt wird, gibt es keine Besorgnis eines Ausfalls durch Abnutzung der Feder und Stocken des Beschichtungsmaterials in den Federspalten, was Betriebsausfall verursachen würde.
Wenn man ein Bauteil als Ventilsitz an einer Seite der Gleitbohrung anbringt, kann auch die Umfangsfläche der Gleitbohrung mit hoher Güte gefertigt und, wie sie ist, als Ventilsitz benutzt werden.
In einer achtzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist jeder der Kolben für die Beschichtungsmaterialbestandteile an einem Kolben des doppeltwirkenden Zylinder für die Ventilbetätigung über einen zugverteilenden Übertragungsmechanismus befestigt, um jeden der Kolben unabhängig zu ziehen, bis alle an den entsprechenden Kolben ausgebildeten Ventilteller geschlossen sind.
Der zugverteilende Übertragungsmechanismus ist so aufgebaut, daß, wenn es einen Längenfehler des Kolbens gibt, der Zug weiter übertragen wird, auch wenn der Ventilteller am kürzeren Kolben schon vorher geschlossen ist, bis der Ventilteller am längeren Kolben geschlossen ist.
Selbst wenn es zwischen den Kolben einen Längenfehler gibt, können demzufolge beide Ventilteller zuverlässig schließen und den Fehler zulassen.
In einer neunzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird am Spalt zwischen dem Kolben und seiner Gleitbohrung im Schaltventil zum Ausscheiden der Hydraulikflüssigkeit aus dem Zuführkanal und dem Entleerungskanal für die Hydraulikflüssigkeit eine Flüssigkeitsdruckdichtung gebildet, welche den Spalt mittels der Hydraulikflüssigkeit dichtet.
Mit diesem oben beschriebenen Aufbau kann Flüssigkeitsleckage des flüssigen Beschichtungsmaterials oder der Beschichtungsmaterialbestandteile verhindert werden, mit extrem niedrigem Gleitwiderstand im Vergleich zur Abdichtung unter Anbringung von O-Ringen an jedem am Schaltventil gebildeten Kanal.
Beschreibung der beigegebenen Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung werden an Hand der Zeichnungen eingehend beschrieben, in denen
1 ein Diagramm der Flüssigkeitskreisläufe ist, das ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung für Beschichtungsmaterial zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung ist;
3 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung ist;
4 eine schematische Ansicht der Vorrichtung ist;
5 eine erläuternde Darstellung ist, die den Betrieb der Vorrichtung zeigt;
6 eine erläuternde Darstellung ist, die den Betrieb der Vorrichtung zeigt;
7 eine erläuternde Darstellung ist, die den Betrieb der Vorrichtung zeigt;
8 eine erläuternde Darstellung ist, die einen Aufbau zum Verbinden eines Kolbens mit einem Gleitkolben zeigt;
9 eine erläuternde Darstellung ist, die den Aufbau eines nicht blasenden Rührers zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung sei mittels einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen eingehend beschrieben.
Nach der Zeichnung ist eine Zuführvorrichtung 1 für Beschichtungsmaterial zum Mischen eines wäßrigen gemischten Zweikomponenten-Beschichtungsmaterials, umfassend ein Grundmaterial und einen Härter als Beschichtungsmaterialbestandteile in jeweils vorbestimmtem Verhältnis und Zuführen desselben zum Füllen eines kassettenartigen Beschichtungsmaterialtanks 2, der an der Beschichtungsmaschine abnehmbar befestigt ist, eingerichtet.
Die Zuführvorrichtung 1 für Beschichtungsmaterial umfaßt eine Meßeinheit U₁ mit einem Meßzylinder 3 zur einzelnen und gleichzeitigen Abgabe des Grundmaterials bzw. des Härters unter Druck in einer jeweils dem Mischungsverhältnis entsprechenden Menge, eine Speichereinheit U₂ mit einem Transferzylinder 4 zum Speichern des zuvor gemischten Grundmaterials und Härters und zu deren Abgabe an eine Beschichtungsmaschine oder einen Beschichtungsmaterialtank 2, und eine Ventileinheit U₃, um diese demontierbar zusammenzubauen.
Der Meßzylinder 3 umfaßt eine Bohrung 5A für das Grundmaterial und eine Bohrung 5B für den Härter zum einzelnen Abmessen und Einfüllen des Grundmaterials und des Härters in einer jeweils dem Mischungsverhältnis entsprechenden Menge. Kolben 6A und 6B zur Abgabe des in die Bohrungen 5A bzw. 5B eingefüllten Grundmaterials und Härters sind an einem Kolben 8 eines doppeltwirkenden Antriebszylinders 7 so angebracht, daß sie vom Zylinder angetrieben werden.
Die Bohrungen 5A und 5B sind jeweils mit einer Querschnittsfläche und einem Volumen entsprechend dem Mischungsverhältnis gebildet und können das Grundmaterial und den Härter jeweils genau in einer dem Mischungsverhältnis entsprechenden Menge, jeweils mit einer dem Mischungsverhältnis entsprechenden Fließgeschwindigkeit ohne besondere Flußregelung zuführen, indem nur die Kolben 6A und 6B durch den doppeltwirkenden Antriebszylinder 7 gleichzeitig bewegt werden.
Da die Kolben 6A und 6B zur Abgabe des Grundmaterials und des Härters durch den doppeltwirkenden Antriebszylinder 7 gleichzeitig bewegt werden, ist ferner keine aufwendige Synchronregelung notwendig. Weil der Antriebsabschnitt kompakt ist, kann ferner die gesamte Vorrichtung 1 kleiner gemacht werden.
Der Transferzylinder 4 der Speichereinheit U₂ ist ferner zur Abgabe des gespeicherten Beschichtungsmaterials unter Druck durch Pressen des Kolbens 9 eingerichtet.
Der doppeltwirkende Antriebszylinder 7 und der Transferzylinder 9 werden durch den Druck einer Hydraulikflüssigkeit ange trieben. Als Hydraulikflüssigkeit wird eine Flüssigkeit verwendet, die keine unerwünschten Wirkungen auf die Beschichtung hat, selbst wenn sie in das Beschichtungsmaterial eingemischt wird, beispielsweise durch ein später zu beschreibendes Schaltventil 17. Zum Beispiel wird eine der als Beschichtungsmaterialbestandteile verwendeten Flüssigkeiten oder DOP (Dioctylphthalat) benutzt, zu dem falls gewünscht ein Zusatz zugefügt wird.
In dieser Ausführungsform wird gereinigtes oder destilliertes Wasser verwendet und ggf. IPA (Isopropanol) zugesetzt.
Die Ventileinheit U₃ ist mit Einlässen 10A und 10B für Grundmaterial und Härter und einem Auslaß 11 für das Beschichtungsmaterial als deren Mischung ausgebildet. Die Ventileinheit U₃ weist auch sie durchsetzende Einfüllkanäle 12A und 12B für Grundmaterial bzw. Härter, die die Einlässe 10A und 10B mit den Bohrungen 5A und 5B des in der Meßeinheit U₁ gebildeten Meßzylinders 3 verbinden, einen die Bohrungen 5A und 5B über einen statischen Mischer (den Kanal rührenden Vormischer) 13 mit dem Transferzylinder 4 der Speichereinheit U₂ verbindenden Vormischkanal 14, und einen den Zylinder 4 über den Strahldiffusionsmischer 15 mit dem Auslaß 11 verbindenden Beschichtungsmaterialzuführkanal 16.
Die Kanäle 12A, 12B, 14 und 16 sind jeweils in den Einheiten U₁ bis U₃ mit einer Öffnung gebildet, so daß sie unmittelbar miteinander verbunden werden können oder der Kanal und jeder der Zylinder 3 und 9 direkt verbunden werden.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau sind weder Arbeiten zum Verbinden der Schläuche für das Beschichtungsmaterial noch das mühsame Verlegen von Schläuchen für die Beschichtungsmaterialbestandteile und Beschichtungsmaterial zwischen den Einheiten U₁ bis U₃ notwendig, weil jeder der Kanäle 12A, 12B, 14, 16 durch das bloße Zusammenbauen der Einheiten U₁ bis U₃ angeschlossen wird. Dies kann den Aufbau weiter vereinfachen, den Zusammenbau erleichtern, die Wartungseigenschaften verbessern und die gesamte Vorrichtung 1 kompakter machen.
Weil jeder der Kanäle 12A, 12B, 14 und 16 mit dem kürzesten Kanal verbunden ist, werden ferner die zu vernichtenden Reste des Beschichtungsmaterials weniger und die Reinigungsfähigkeit verbessert.
In der Ventileinheit U₃ ist ferner ein Schaltventil 17 zum gleichzeitigen und abwechselnden Öffnen/Schließen eines jeden Einfüllkanals 12A und 12B sowie des Vormischkanals 14 und zum Ausführen des Kanalumschaltens durch Öffnen/Schließen des Zuführkanals 19 für das Beschichtungsmaterial entsprechend dem und gleichzeitig mit dem Öffnen/Schließen eines jeden Einfüllkanals 12A und 12B ausgebildet.
Wenn jeder der Kanäle 12A, 12B, 14 und 16 durch das Schaltventil 17 geschaltet wird, werden zunächst die Einfüllkanäle 12A für das Grundmaterial und 14A für den Härter und der Zuführkanal 16 für das Beschichtungsmaterial geöffnet, während der Vormischkanal 14 geschlossen wird.
So werden Grundmaterial und Härter während der Abgabe des Beschichtungsmaterials aus dem Transferzylinder 4 in den Meßzylinder 3 gefüllt.
Nach Ende der Entleerung aus dem Transferzylinder 4, wenn jeder der Kanäle 12A, 12B, 19 und 16 vom Schaltventil umgeschaltet worden ist, werden dann die Einfüllkanäle 12A für das Grundmaterial und 12B für den Härter, sowie der Zuführkanal 16 für das Beschichtungsmaterial geschlossen, während der Vormischkanal 14 geöffnet wird.
So werden Grundmaterial und Härter vom Meßzylinder 3 abgegeben, im statischen Mischer 13 vorläufig gemischt und dann in den Transferzylinder 4 eingefüllt.
Weil das gemischte Beschichtungsmaterial durch abwechselndes Wiederholen der beiden oben beschriebenen Arbeitsgänge zugeführt wird, kann der Transferzylinder 4 das Beschichtungsmaterial ohne Pause kontinuierlich und abwechselnd aufnehmen und abgeben und, wenn das Beschichtungsmaterial in einem Beschichtungsmaterialtank 2 gefüllt wird, ist die Füllzeit minimiert und die Betriebsleistung verbessert.
Das Schaltventil 17 umfaßt einen Kolben 18A für das Grundmaterial (Beschichtungsmaterialbestandteilkolben) und einen Kolben 18B für den Härter (Beschichtungsmaterialbestandteilkolben) zum einzelnen und gleichzeitigen Öffnen/Schließen des Einfüllkanals 12A für das Grundmaterial und des Einfüllkanals 12B für den Härter und zum Schließen/Öffnen des Vormischkanals 14, um Grundmaterial und Härter zum statischen Mischer (Kanal rührenden Vormischer) 13 zu leiten, und einen Beschichtungsmaterialkolben 18C zum Öffnen/Schließen des Zuführkanals 16 für das Beschichtungsmaterial.
Jeder der Kolben 18A bis 18C ist zum Anbringen an einem Kolben 20 eines das Ventil betätigenden doppeltwirkenden Zylinders 19 eingerichtet, wird von dem doppeltwirkenden Zylinder 19 getrieben und zum gleichzeitigen vertikalen Gleiten gebracht.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau ist keine besondere Steuerung zur Synchronisierung der Kanalumschaltung notwendig, weil jeder der Kolben 18A bis 18C gleichzeitig betätigt wird. Weil der Antriebsabschnitt kompakt ausgeführt ist, kann die ganze Vorrichtung 1 kleiner gemacht werden.
Das Umschaltventil 17 öffnet/schließt ferner die Zuführkanäle 21A und 21B und die Entleerungskanäle 22A und 22B für die Hydraulikflüssigkeit, die den Meßzylinder 3 und den Transferzylinder 4 antreibt.
Wie oben beschrieben, braucht man kein Ventil zum Steuern der Zufuhr/Entleerung der Hydraulikflüssigkeit separat zu verwenden, weil die Kanäle 21A, 21B, 22A und 22B für die Hydraulikflüssigkeit durch Verwendung des Schaltventils 17 zum Öffnen/Schließen der Kanäle 12A, 12B, 14 und 16 für Grundmaterial, Härter und Beschichtungsmaterial umgeschaltet werden.
Wenn der Grundmaterialkolben 18A am oberen Ende sitzt (siehe 5), öffnet er den Grundmaterialeinfüllkanal 12A, während er den Vormischkanal 14 schließt, und öffnet den Hydraulikflüssigkeitzuführkanal 21A vom Hydraulikflüssigkeitseinlaß 21 zur Vorderseite des Kolbens 8 des doppeltwirkenden Antriebszylinders 7 und zum Transferzylinder 4, während er den Hydraulikflüssigkeitzuführkanal 21B zur Rückseite des Kolbens 8 schließt.
Wenn er am unteren Ende sitzt (siehe 6), schließt er ferner den Grundmaterialeinfüllkanal 12A, während er den Vormischkanal 14 öffnet und schließt den Zuführkanal 21B für Hydraulikflüssigkeit, während er Zuführkanal 21B für öffnet.
Der Härterkolben 18B öffnet den Härtereinfüllkanal 12B, wenn er am oberen Ende sitzt (siehe 5), während er den Vormischkanal 14 schließt, und öffnet den Hydraulikflüssigkeitentleerungskanal von der Rückseite des Kolbens 8 zum Hydraulikflüssigkeitsauslaß 22, während er den Hydraulikflüssigkeitentleerungskanal 22A von der Vorderseite des Kolbens 8 des doppeltwirkenden Antriebszylinders 7 und vom Transferzylinder 4 zum Hydraulikflüssigkeitsauslaß 22 schließt.
Wenn er am unteren Ende sitzt (siehe 6), schließt er den Härtereinfüllkanal 12B, während er den Vormischkanal 14 öffnet, und schließt den Hydraulikflüssigkeitsauslaß 22B, während er den Hydraulikflüssigkeitentleerungskanal 22A öffnet.
Der Beschichtungsmaterialkolben 18C öffnet den Beschichtungsmaterialzuführkanal 16 (siehe 5), wenn er am oberen Ende sitzt, und schließt ihn, wenn er am unteren Ende sitzt (siehe 6).
Ferner werden die vom Grundmaterialkolben 18A und vom Härterkolben 18B geöffneten/geschlossenen Vormischkanäle 14 vereinigt, wenn sie den Boden der Gleitbohrungen 23A und 23B durchlaufen haben und gehen gemeinsam durch den statischen Mischer 13 und den Transferzylinder 4.
Am unteren Ende jedes Kolbens 18A und 18B ist ein Ventilteller 25 ausgebildet, der sich an einen am Ende der Gleitbohrungen 23A und 23B gebildete Ventilsitz 24 preßt, wenn der Kolben 20 bewegt und zum oberen Ende gezogen wird, um den Spalt zwischen den Kolben 18A und 18B und den Gleitbohrungen 23A und 23B zu schließen.
Demnach wird der Beschichtungsmaterialzuführkanal 16 geöffnet, wenn bei Abgabe des Beschichtungsmaterial mit hohem Druck vom Transferzylinder 9 jeder der Kolben 18A bis 18C aufwärts geschoben wird, während der Vormischkanal 14 geschlossen wird und ferner schließt der Ventilteller 22 die Spalte zwischen den Kolben 18A, 18B und den Gleitbohrungen 23A und 23B.
Bei diesem Schritt wird ein hoher, auf den Transferzylinder 4 einwirkender Druck auf den Vormischkanal 14 ausgeübt, weil der Kanalwiderstand durch den auf der Seite des Beschichtungsmaterialzuführkanals 16 angeordneten Strahldiffusionsmischers 15 im Vergleich zum Vormischkanal 19 größer ist. Weil der Ventilteller 25 ferner fest am Ventilsitz 24 anliegt, wird der vom Beschichtungsmaterial auf den Vormischkanal 14 ausgeübte Druck durch den Ventilteller 25 abgesperrt und wirkt nicht auf der Seite des Meßzylinders 3.
Der Ventilteller 25 schließt den Spalt zwischen den Kolben 18A und 18B und den Gleitbohrungen zuverlässig, weil er ferner durch den Druck fest auf den Ventilsitz 25 gepreßt wird, und es wird keine Leckage von Flüssigkeit verursacht.
Weil bei diesem Ventilmechanismus keine Feder, wie bei Rückschlagventilen üblich, eingebaut ist, braucht man weder zu besorgen, daß Federn verbraucht sind und versagen, noch daß das Beschichtungsmaterial den Federspalt verstopft, was eine Fehlfunktion verursachen kann.
Bei dieser Ausführungsform sind die Kolben 18A für das Grundmaterial und 18B für den Härter über einen zugverteilenden Übertragungsmechanismus mit dem Kolben 20 des doppeltwirkenden Antriebszylinders 19 verbunden, der beide Ventilteller 25 fest an die Ventilsitze 24 preßt, wobei ggf. ein Fehler in der Länge der Kolben 18A und 18B zugelassen wird.
Wie in 8 gezeigt, weist der zugverteilende Übertragungsmechanismus 30 einen wippenartigen Arm 31 auf, der um einen vom Kolben 20 getragenen Mittelpunkt als Drehpunkt nach links und rechts schwingen kann, wobei das linke und rechte Ende des Arms in – die Kolben 18A bzw. 18B ausnehmend gebildete – Aufnahmen 32 eingreifen können.
Wenn sich der Kolben 19 nach oben bewegt, werden die Kolben 18A und 18B durch den Arm 31 nach oben gezogen. Wenn der Kol ben 18A kürzer ist, kommt sein Ventilteller 25 in nahe Berührung mit dem Ventilteller 24 und der Arm 31 wird durch Drehung gekippt und zieht folglich den Kolben 18B.
Wie oben beschrieben, werden alle Ventilteller 25 durch die Zugverteilung zwischen den Kolben geschlossen, selbst wenn es einen Längenfehler zwischen den Kolben 18A und 18B gibt, und jeder Kolben 18A und 18B wird unabhängig gezogen.
Der zugverteilende Übertragungsmechanismus 30 ist nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt. Es können beliebige andere Aufbauten angepaßt werden.
Es werden ferner Flüssigkeitsdichtungen an den Spalten zwischen den Kolben 18A bis 18C und den Gleitbohrungen 23A bis 23C gebildet, um die Hydraulikflüssigkeit aus den Zuführkanälen 21A und 21B und den Entleerungskanälen 22A, 22B für die Hydraulikflüssigkeit auszuscheiden und um Flüssigkeitsleckage des Grundmaterials und des Härters oder des Beschichtungsmaterials durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit zu verhindern.
Das heißt, an der inneren Umfangsfläche der Kolbengleitbohrungen 23A und 23B sind Öffnungen der Zuführkanäle 21A und 21B und der Entleerungskanäle 22A und 22B für die Hydraulikflüssigkeit gebildet, und sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seite der Öffnungen sind Abflußkanäle 26A, 26A zum Freigeben der ausgeschiedenen Hydraulikflüssigkeit in den Abfluß gebildet.
Ferner sind an der Gleitbohrung 23C des Beschichtungsmaterialkolbens 18C eine Zuführöffnung 26B für Hydraulikflüssigkeit und ein Abflußkanal 26A in Verbindung mit einem der Kanäle gebildet.
Selbst wenn also Grundmaterial, Härter oder Beschichtungsmaterial durch die Spalte zwischen den Kolben 18A bis 18C und den Gleitbohrungen 23A bis 23C austreten sollte, werden sie von der Hydraulikflüssigkeit aufgehalten oder zusammen mit dieser zum Abfluß abgeführt.
Dies kann Flüssigkeitsleckage von Grundmaterial und Härter oder Beschichtungsmaterial verhindern. Außerdem gewährt es im Vergleich zum Abdichten einzelner Kanäle an den Kolben 18A bis 18C mit O-Ringen den Vorteil, daß keine mühsamen Tätigkeiten des Anbringens einer Anzahl von O-Ringen notwendig sind, und daß der Zusammenbau erleichtert wird, weil die Kolben 18A bis 18C leicht in die Gleitbohrungen 23A bis 23C eingesetzt werden können und daß ferner der Gleitwiderstand im Vergleich zum Anbringen von O-Ringen extrem vermindert ist, wodurch das Auftreten von Betriebsfehlern unterdrückt wird.
Die Vormischkanäle 14a und 14b vom Boden des Grundmaterialkolbens 18A und vom Härterkolben 18B sind bis zur Vereinigung vor dem statischen Mischer so geformt, daß das Verhältnis ihrer Querschnittsflächen dem Mischungsverhältnis zwischen Grundmaterial und Härter entspricht.
So werden Grundmaterial und Härter mit gleicher Geschwindigkeit vereinigt und das Mischungsverhältnis schwankt nicht durch Geschwindigkeitsunterschiede, selbst wenn man den Fluß in jeder winzigen Zeiteinheit betrachtet, und demgemäß werden sie bevorzugt mit stets gleichbleibendem Mischungsverhältnis gemischt.
Im statischen Mischer 13 sind Mischelemente 13a in einem im Vormischkanal gebildeten Mischermontageabschnitt 27 angeordnet.
Der Montageabschnitt 27 wird durch Stapeln von Planscheiben 28A und 28B gebildet, in denen konkave Ausnehmungen 27A und 27B durch Halbieren eines Abschnitts des Vormischkanals 14 gebildet sind. In dieser Ausführungsform dienen die obere Stirnplatte der Speichereinheit U₂ und die untere Stirnplatte der Ventileinheit U₃ auch als Planscheiben 28A und 28B.
Die Mischelemente 13a des statischen Mischers 13 können aus Metall, Kunststoff oder einem anderem Material hergestellt werden. Wenn sie aus einem flexiblen Material gebildet sind, können die Elemente leicht im Vormischkanal 14 von der Ventileinheit U₃ zur Speichereinheit U₂ angebracht werden, selbst wenn sie kurven- oder bogenförmig sind.
Da der Montageabschnitt 27 durch Auseinandernehmen der Planscheiben 28A und 28B geteilt werden kann, können die Mischelemente 13a des statischen Mischers 13 leicht ersetzt werden. Der Montageabschnitt 27 kann auch leicht gereinigt werden, was gute Wartungseigenschaften ergibt.
Wenn die Mischelemente 13a im Mischermontageabschnitt 27 in einem Schlauch eingesetzt angebracht sind (nicht dargestellt), wirkt dieser Schlauch als Dichtung für den zwischen den Planscheiben 28A und 28B gebildeten Vormischkanal 14.
Wie die Mischelemente 13a kann auch der Schlauch aus jedem Material hergestellt sein. Besteht er aus einem weichen Material wie biegsamem Kunststoff, ist nicht zu besorgen, daß der Kunststoffschlauch platzt, selbst wenn über den Vormischkanal 19 bei der Abgabe des Beschichtungsmaterials vom Transferzylinder 4 ein hoher Druck auf ihn einwirkt, weil die den Mischermontageabschnitt 27 bildenden Ausnehmungen 27A und 27B den Innendruck aufnehmen.
Weil der Fließkanal 21A (22A) für die den Transferzylinder antreibende Hydraulikflüssigkeit über den Schlauch (Rohrleitung) 35 mit der Ventileinheit U₃ und der Speichereinheit U₂ in Verbindung steht, kann bei der Wartung die Speichereinheit U₂ von der Ventileinheit U₃ abgenommen werden, ohne den Schlauch 35 abzunehmen.
Weil das Beschichtungsmaterial, in dem Grundmaterial und Härter vorgemischt sind, in den Transferzylinder 4 eingefüllt wird, kann verbleibendes Beschichtungsmaterial aushärten und Betriebsversagen verursachen, so daß eine häufige Wartung des Inneren der Speichereinheit durch Abnehmen derselben notwendig sein kann.
Bei der Wartung ist kein Einziehen von Luft in den Zuführkanal für die Hydraulikflüssigkeit im Schlauch 35 zu besorgen, das zu Instabilität der abgegebenen Menge führen würde, weil die Speichereinheit U₂ abgenommen werden kann, während der Schlauch 35 am Zuführkanal 21A (22A) für die Hydraulikflüssigkeit, die den Transferzylinder 4 antreibt, angeschlossen bleibt wie sie ist.
Der Kanal 21A (22A) für die den Meßzylinder 3 antreibende Hydraulikflüssigkeit kann ebenfalls über einen (nicht gezeigten) Schlauch zwischen der Ventileinheit U₃ und der Meßeinheit U₁ mit der gleichen Begründung wie oben beschrieben verbunden sein.
An die Austrittsöffnung 11 für das Beschichtungsmaterial ist ein Strahldispersionsmischer 15 befestigt. Er weist koaxial sich gegenüberliegende Öffnungen 29 mit geringem Durchmesser von etwa 0,2 bis 0,5 mm auf, die in dem Kanal ausgebildet sind und ist dafür eingerichtet, das vom Transferzylinder 4 zuge führte Beschichtungsmaterial beim Durchtritt durch die Öffnung 29 in einen Strahlstrom umzuwandeln.
Da im Beschichtungsmaterial enthaltenes Grundmaterial und Härter in der Öffnung zu einem feinteiligen Zustand zerstreut werden, wird das Beschichtungsmaterial gleichmäßiger gemischt und so das hinreichend gemischte Beschichtungsmaterial durch die Austrittsöffnung 11 dem Beschichtungsmaterialtank 2 zugeführt.
Wenn Grundmaterial und Härter gleichmäßiger gemischt werden müssen, können zwischen statischem Mischer 13 und Transferzylinder 4 im Vormischkanal 14 und zwischen Transferzylinder 4 und Strahldiffusionsmischer 15 im Beschichtungsmaterialzuführkanal 16 Mischverstärkungsöffnungen 33 und 34 angeordnet werden, wie in der Zeichnung dargestellt.
Mit diesem Aufbau werden vom Meßzylinder 3 abgegebenes und im statischen Mischer 13 vorgemischtes Grundmaterial und Härter in feinere Teilchen zerteilt und im Transferzylinder gespeichert, ohne zusätzliche mechanische Energie zu erfordern, weil sie durch den Flüssigkeitsdruck die Mischverstärkungsöffnung 33 passieren.
Demgemäß wird die molekulare Diffusion im Transferzylinder 4 verstärkt und ergibt einen günstigeren Mischzustand.
Im Transferzylinder 4 wird die molekulare Dispersion für dispergierte Teilchen kleineren Durchmessers verstärkt, während dispergierte Teilchen größeren Durchmessers sich aneinander anlagern können, wodurch der Teilchendurchmesser weiter ansteigt.
Demgemäß kann ein außerordentlich günstiger Mischzustand erhalten werden, wenn die Mischverstärkungsöffnung 39 im Be schichtungsmaterialzuführkanal 16 vom Transferzylinder 4 zum Strahldiffusionsmischer 15 angeordnet ist, weil das durch den Zuführdruck des Transferzylinders 4 in feinere Teilchen dispergierte Beschichtungsmaterial gleich danach durch den Strahldiffusionsmischer 15 gemischt wird, ohne daß zusätzliche mechanische Energie erforderlich ist.
Das Umschaltventil 17 zur Durchführung der Kanalumschaltung wird durch eine Ventilbetätigungsvorrichtung 40 betätigt. Diese umfaßt eine Niederdruck-Zuführleitung 44 zum Zuführen einer Hydraulikflüssigkeit mit niedrigem Druck mittels einer Niederdruckpumpe 43 von einem Hydraulikflüssigkeitstank 42 zu Hydraulikflüssigkeitsleitungen 41H und 41B, die mit dem Zylinderkopf 19H und dem Zylinderboden 19B des doppeltwirkenden Ventilbetätigungszylinders 19 verbunden sind, eine Ventilvorrichtung zum schaltenden Anschließen einer Rückleitung 45 zur Rückführung der Hydraulikflüssigkeit zum Tank 42 und eine Ventilsteuervorrichtung 47 zum Schalten der Ventilvorrichtung 46 nach einem vorbestimmten Zeitplan.
Die Ventilsteuervorrichtung 47 ist an ihrem Eingang mit einem Sensor 48 zur Erfassung des Messungsendes, der das Ende des Einfüllens von Grundmaterial und Härter in den Meßzylinder 3 erfaßt, mit einem Sensor 49 zur Erfassung des Speicherungsendes, der das Ende der Abgabe von Grundmaterial und Härter vom Meßzylinder 3 und das Ende der Speicherung im Transferzylinder 4 erfaßt, und einem Sensor 50 zur Erfassung des Entleerungsendes, der das Ende des Entleerung des Beschichtungsmaterials aus dem Transferzylinder 4 erfaßt, und an ihrem Ausgang mit der oben beschriebenen Ventilvorrichtung 46 verbunden.
Der Sensor 48 zur Erfassung des Messungsendes und der Sensor 49 zur Erfassung des Speicherungsendes umfassen je einen Endschalter (lead switch) zur Erfassung der Lage des Kolbens 8 des doppeltwirkenden Antriebszylinders 7 zur Betätigung des Meßzylinders 3 und dergleichen und sind an der Meßeinheit U₁ angebracht.
Ferner umfaßt der Sensor 50 zur Erfassung des Entleerungsendes einen Endschalter zur Erfassung der Lage des Kolbens 9 des Transferzylinders 9 und dergleichen und ist in der Speichereinheit U₂ untergebracht.
Wenn sowohl vom Sensor 48 zur Erfassung des Messungsendes als auch vom Sensor 50 zur Erfassung des Entleerungsendes Signale abgegeben werden, wird die Ventilvorrichtung 46 betätigt, so daß die Hydraulikflüssigkeitsleitung 41H zusammen mit dem Zylinderkopf 19H des ventilbetätigenden doppeltwirkenden Zylinders 19 mit der Niederdruck-Zuführleitung 44 verbunden wird, wodurch der Kolben 20 nach unten verschoben wird.
Dann bewegen sich die Kolben 18A bis 18C in die untere Endlage und schließen die Einfüllkanäle 12A und 12B für Grundmaterial und Härter sowie den Beschichtungsmaterialzuführkanal 16 und öffnen den Vormischkanal 14.
Wenn ferner ein Erfassungssignal vom Sensor 49 für die Erfassung des Speicherendes abgegeben wird, wird die Ventilvorrichtung 46 so betätigt, daß die mit dem Zylinderboden 19B des ventilbetätigenden doppeltwirkenden Zylinders 19 verbundene Hydraulikflüssigkeitsleitung 42B mit der Niederdruckleitung 49 verbunden wird, wodurch der Kolben 20 nach oben verschoben wird.
Dann bewegen sich die Kolben 18A bis 18C zur oberen Endlage und öffnen die Einfüllkanäle 12A und 12B für Grundmaterial und Härter und den Zuführkanal 16 für Beschichtungsmaterial und schließen den Vormischkanal 14.
Wie oben beschrieben wird jede Operation zuverlässig ohne Fehlfunktion ausgeführt, weil das Schaltventil 17 aufgrund von Detektorsignalen betätigt wird, die von den Sensoren 48 bis 50 zum Schalten der Kanäle 12A, 12B, 14 und 16 mit vorbestimmtem Zeitplan abgegeben werden.
Weil die Kanäle 12A, 12B, 14 und 16 durch bloße vertikale Hin- und Herbewegung des Kolbens 20 des ventilbetätigenden doppeltwirkenden Zylinders gemeinsam geöffnet/geschlossen werden, ist ferner überhaupt keine Zeitsteuerung notwendig.
Ferner sind die Einlässe 10A und 10B für Grundmaterial und Härter mit den Zuführrohren 52 bzw. 54 für Grundmaterial und Härter über Transferpumpen 51 bzw. 53 verbunden.
In das Zuführrohr 52 für das Grundmaterial ist eine Vorrührkammer 60 eingefügt, um den Grundmaterialbestandteil in einen feineren molekularen Verknüpfungszustand zu verteilen.
Die Vorrührkammer 60 weist einen nicht blasenden Rührer 66 auf, in dem ein Labyrinthkanal 65 (zentrifugal rührend) mit einer Ansaugöffnuung 63 am Boden zu einer Austrittsöffnung an der äußeren Umfangsfläche zwischen mehreren rotierenden Scheiben 62 und 62 angeordnet ist, die in einem vorbestimmten Abstand an einer rotierenden Welle 61 befestigt sind.
Das die Vormischkammer 60 durchlaufende Grundmaterial wird dann durch den nicht blasenden Rührer 66 unter Rotation aus einem größeren molekularen Verknüpfungszustand in einem feineren molekularen Verknüpfungszustand zerteilt, um eine höhere Aktivität zu erhalten. Das Grundmaterial wird beim Mischen mit dem Härter gleichmäßiger vermischt und die Härtungsreaktion wird gefördert.
Die Vorrührkammer 60 kann ggf. in das Zuführrohr 54 für den Härter oder in die Einfüllkanäle 12A oder 12B für Grundmaterial oder Härter eingefügt werden, die in der Ventileinheit U₃ oder der Meßeinheit U₁ gebildet sind.
Ferner ist der Einlaß 21 für die Hydraulikflüssigkeit mit einem Zuführrohr 56 für Hydraulikflüssigkeit verbunden, das eine Hochdruckpumpe 55 umfaßt, um die Hydraulikflüssigkeit mit hohem Druck aus dem Hydraulikflüssigkeitstank 42 zuzuführen, und die Entleerungsöffnung 22 für die Hydraulikflüssigkeit ist mit einem Rückführkanal 57 verbunden, der zum Hydraulikflüssigkeitstank 42 zurückführt.
Es sei nun der Betrieb des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbaus beschrieben.
Im Zustand, in dem der Meßzylinder 3 und der Transferzylinder 4 leer sind und der Kolben 20 des ventilbetätigenden doppeltwirkenden Zylinders 19 nach oben verschoben ist, erreichen die Kolben 18A bis 18C des Schaltventils 17 gleichzeitig und gemeinsam die obere Endlage.
Wie in 5 gezeigt, sind dann die Einfüllkanäle 12A und 12B für Grundmaterial und Härter und der Zuführkanal 16 für das Beschichtungsmaterial geöffnet, der Vormischkanal 14 ist geschlossen, Zuführkanal 21A und Entleerungskanal 22B für die Hydraulikflüssigkeit sind geöffnet und Zuführkanal 21B und Entleerungskanal 22A für die Hydraulikflüssigkeit sind geschlossen.
Demgemäß wird Hydraulikflüssigkeit der Vorderseite des Kolbens 8 des in der Meßeinheit U₁ gebildeten antreibenden doppeltwirkenden Zylinders 7 zugeführt und von der Rückseite des Kolbens abgeführt, so daß Kolben 8 und die Kolben 6A und 6B zurückge zogen werden und Grundmaterial und Härter in dem Mischungsverhältnis entsprechenden Mengen in die Bohrungen 5A und 5B des Meßzylinders 3 eingefüllt werden.
Am Ende des Füllvorgangs wird vom Sensor 48 für die Erfassung des Meßendes ein Signal abgegeben, und auch vom Sensor 50 für die Erfassung des Entleerungsendes wird ein Signal abgegeben, weil der Transferzylinder 4 auch leer ist, durch das der Kolben 20 des ventilbetätigenden doppeltwirkenden Zylinders 19 nach unten verschoben wird, und die Kolben 18A bis 18C des Schaltventils 17 werden durch die Ventilbetätigungsvorrichtung 40 simultan und synchron zur unteren Endlage bewegt.
Dann werden, wie in 6 gezeigt, die Einfüllkanäle 12A und 12B für Grundmaterial und Härter und der Zuführkanal 16 für das Beschichtungsmaterial geschlossen, der Vormischkanal 14 geöffnet, Zuführkanal 21A und Entleerungskanal 22B für die Hydraulikflüssigkeit geschlossen und Zuführkanal 21B und Entleerungskanal 22A für die Hydraulikflüssigkeit geöffnet.
Demgemäß wird Hydraulikflüssigkeit der Rückseite des in der Meßeinheit U₁ gebildeten doppeltwirkenden Antriebszylinders 7 zugeführt und die Hydraulikflüssigkeit wird von der Vorderseite des Kolbens entleert, wodurch Kolben 8 und die Kolben 6A und 6B vorangetrieben und sowohl Grundmaterial als auch Härter von den Zylindern 5A und 5B entsprechend dem Mischungsverhältnis abgegeben werden.
Bei diesem Vorgang werden Grundmaterial und Härter aus den jeweiligen Zylindern 5A und 5B in Mengen, die dem Mischungsverhältnis entsprechen, abgegeben. Sie werden im statischen Mischer 13 vorgemischt und in der Mischverstärkungsöffnung 33 weiter gemischt, durch die das Beschichtungsmaterial, in dem Grundmaterial und Härter gleichmäßig verteilt sind, dem Transferzylinder 4 zugeführt werden.
Dann wird der Kolben 9 des Transferzylinders 4 durch den Druck des Beschichtungsmaterials zurückgezogen und die Hydraulikflüssigkeit aus dem Transferzylinder 4 entleert und so das Beschichtungsmaterial gespeichert.
Wie oben beschrieben, schreitet die molekulare Diffusion an der Grenzfläche zwischen den Beschichtungsmaterialbestandteilen während des Speicherzeitraums fort und paßt die Beschichtungsmaterialbestandteile aneinander an, weil das Beschichtungsmaterial, in dem das Grundmaterial und der Härter gleichmäßig verteilt sind, im Transferzylinder gelagert wird.
Nach Beendigung der Speicherung wird der Kolben 20 des ventilbetätigenden doppeltwirkenden Zylinders durch die Ventilbetätigungsvorrichtung 40 nach oben verschoben und die Kolben 18A bis 18C des Schaltventils 17 werden gleichzeitig synchron zur oberen Endlage bewegt, weil von dem an der Meßeinheit U₁ angebrachten Sensor 49 zur Erfassung des Speicherendes ein Steuersignal abgegeben wird.
Wie in 7 gezeigt, werden dann die Einfüllkanäle 12A für das Grundmaterial und 12B für den Härter sowie der Beschichtungsmaterialzuführkanal 16 geöffnet, der Vormischkanal 14 geschlossen, der Zuführkanal 21A und der Entleerungskanal 22B für die Hydraulikflüssigkeit geöffnet und der Zuführkanal 21B und der Entleerungskanal 22A für die Hydraulikflüssigkeit geschlossen.
Weil dem in der Speichereinheit U₂ ausgebildeten Transferzylinder 4 Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, wird dann das Beschichtungsmaterial durch den Kolben 9 abgegeben, durch den Beschichtungsmaterialzuführkanal 16 geführt, durch die Mischverstärkungsöffnung 34 gemischt, dann in dem an der Auslaßöff nung 11 angebrachten Strahldiffusionsmischer 15 fein zerteilt und gemischt und dem Beschichtungsmaterialtank 2 zugeführt.
Wie oben beschrieben, können selbst Beschichtungsmaterialbestandteile wie hydrophiles Grundmaterial und hydrophober Härter, die weniger mischbar sind, in gleichmäßig gemischtem Zustand in den Beschichtungsmaterialtank 2 eingefüllt werden, weil Grundmaterial und Härter in zwei Schritten – Vormischen-Strahldiffusionsmischen – gemischt werden, das heißt, sie werden im Vormischer gleichmäßig dispergiert und das Beschichtungsmaterial wird durch den Strahldiffusionsmischer in einem Strahlstrom umgewandelt, wodurch Grundmaterial und Härter mit großen Teilchendurchmesser fein zerteilt und vermischt werden.
Inzwischen wird die Hydraulikflüssigkeit der Vorderseite des Kolbens 8 des in der Meßeinheit ausgebildeten doppeltwirkenden Antriebszylinders 7 zugeführt und von der Rückseite des Kolbens abgeführt, wodurch der Kolben 8 und die Kolben 6A und 6B zurückgezogen und Grundmaterial und Härter in die Bohrungen 5A und 5B des Meßzylinders 3 eingefüllt werden.
Wenn die Füllung des Meßzylinders 3 und die Entleerung des Transferzylinders 4 beendet sind, werden dann Steuersignale sowohl vom Sensor 48 für die Erfassung des Meßendes als auch vom Sensor 50 für die Erfassung des Entleerungsendes abgegeben und nachfolgend werden die in 6 und 7 gezeigten Schritte wiederholt.
Die Kolben 18A bis 18C des Schaltventils 17 brauchen nicht am Kolben 20 des ventilbetätigenden doppeltwirkenden Zylinders 19 angebracht zu sein, sondern können auch einzeln an mehreren doppeltwirkenden Betätigungszylindern, die simultan betätigt werden, befestigt sein, oder sie können beispielsweise durch Magnetspulenvorrichtungen betätigt werden.
Während bei dieser Ausführungsform ein Kolbenventil mit drei Kolben 18A–18C als Schaltventil 17 verwendet wird, ist die Zahl der Kolben wählbar. Es kann ferner jede andere Art von Ventilen verwendet werden, z. B. Drehventile oder dergleichen, wenn diese nur die Kanalumschaltung ausführen können.
Während die Beschreibung für das gemischte Zweikomponenten-Beschichtungsmaterial mit Grundmaterial und Härter erfolgte, kann die vorliegende Erfindung auch bei jedem anderen gemischten Mehrkommponenten-Beschichtungsmaterial angewendet werden, bei dem zwei oder mehr Arten von Beschichtungsmaterialbestandteilen, wie mehrere Grundmaterialien und der Härter [vorhanden sind] und Grundmaterial und Zusätze gemischt werden.
Auch ist die Zuführvorrichtung 1 für Beschichtungsmaterial nicht nur auf die Ausführungsform mit Einfüllen des Beschichtungsmaterials in den in der Beschichtungsmaschine vorgesehenen oder montierten Beschichtungsmaterialtank beschränkt, sonder kann auch als Zuführvorrichtung für Beschichtungsmaterial zur direkten oder indirekten (über einen Puffer oder dergleichen) Zuführung des Beschichtungsmaterials zur Beschichtungsmaschine anwenden, die mit Beschichtungsmaterial versorgt wird.
Weil die Vorrichtung erfindungsgemäß, wie oben beschrieben wurde, drei Einheiten umfaßt, d. h. die Meßeinheit, die Speichereinheit und die Ventileinheit, und die Ventile zum Öffnen/Schließen eines jeden der Flußkanäle zur Ausführung der Kanalumschaltung an der Ventileinheit ausgebildet sind, kann ein Ventil in jeden der Flußkanäle eingefügt werden, indem man nur jeden der Flußkanäle mit der Ventileinheit verbindet und es gibt keine aufwendigen oder mühsamen Arbeitsschritte zur einzelnen Montage mehrerer Ventile, so daß dies eine hervorragende Wirkung der Vereinfachung des Zusammenbaus und der Verminderung der Herstellkosten hat.
Da in der Meßeinheit und in der Speichereinheit überhaupt keine Ventile ausgebildet sind, kann der Aufbau dieser Einheiten sehr einfach sein und liefert eine hervorragende Wirkung, welche die Anzahl der Teile und die Gesamtgröße der Vorrichtung vermindern kann.
Ferner hat die Vorrichtung hervorragende Wartungseigenschaften, selbst wenn Ventile ausfallen sollten, weil nur die Ventileinheit abgenommen und ersetzt oder repariert werden kann. Dies ergibt eine hervorragende Wirkung einer raschen Reparatur durch Austausch der Ventileinheit, beispielsweise bei einer Lackierstraße für Automobile, die nicht für längere Zeit angehalten werden können.
Weil ferner die Beschichtungsmaterialbestandteile in zwei Schritten – Vormischen-Strahldiffusionsmischen – gemischt werden können, werden die Beschichtungsmaterialbestandteile vom Vormischer gleichmäßig dispergiert und das Beschichtungsmaterial im Strahldiffusionsmischer in einen Strahlstrom umgewandelt, in dem Grundmaterial und Härter mit großen Teilchendurchmesser fein zerteilt und vermischt werden können. Dies liefert eine hervorragende Wirkung, die die Zufuhr weniger mischbarer Beschichtungsmaterialbestandteile in gleichmäßig vermischtem Zustand ermöglicht, beispielsweise ein hydrophiles Grundmaterial und eine hydrophober Härter.
Weil ferner die Beschichtungsmaterialbestandteile genau mit dem Mischungsverhältnis entsprechenden und nicht speziell geregelten Flußgeschwindigkeiten zugeführt werden können, und weil Einfüllkanäle für die Beschichtungsmaterialbestandteile, Vormischkanal und Beschichtungsmaterialzuführkanal durch das Schaltventil simultan umgeschaltet werden, ergibt dies eine hervorragende Wirkung, die es ermöglicht, mühsame Arbeitsschritte der Flußsteuerung oder der Steuerung der Zeitsynchro nisation bei der Ventilumschaltung zu vermeiden, was das Steuerungssystem sehr vereinfachen kann.
Weil in jeder der Einheiten unterschiedliche Arten von Kanälen ausgebildet sind, so daß sie beim Zusammenbau der Einheiten miteinander verbunden werden, sind auch keine mühsamen Arbeitsschritte zum Abnehmen/Anbringen oder Anordnen von Rohrleitungen notwendig, der Aufbau wird weiter vereinfacht, der Zusammenbau wird extrem erleichtert und die Wartungseigenschaften sind verbessert, und die ganze Vorrichtung kann soweit kompakt gemacht werden, wie die Anordnung von Rohrleitungen eingespart werden kann.

Claims

Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial zur Zuführung eines durch Mischen von zwei oder mehreren Arten von Beschichtungsmaterialbestandteilen in einem vorbestimmten Verhältnis gebildeten Beschichtungsmaterials zu einer Beschichtungsmaschine oder zu einem Behälter (2) für Beschichtungsmaterial, der zum abnehmbaren Befestigen an einer Beschichtungsmaschine ausgerüstet ist, wobei die Zuführvorrichtung (1) für das Beschichtungsmaterial eine Meßeinheit (U₁) mit einem Meßzylinder (3) zur einzelnen und gleichzeitigen Abgabe der Beschichtungsmaterialbestandteile jeweils in einer dem Mischungsverhältnis entsprechenden Menge, und eine Speichereinheit (U₂) mit einem Transferzylinder (4) zur Speicherung des durch vorheriges Mischen der einzelnen Beschichtungsmaterialbestandteile hergestellten Beschichtungsmaterials und zu dessen nachfolgender Abgabe an die Beschichtungsmaschine oder den Beschichtungsmaterialbehälter (2) umfaßt, und die eine Ventileinheit (U₃) umfaßt, die ausgebildet ist mit – einem Umschaltventil (17) zum Eröffnen des Kanalumschaltens durch Öffnen/Schließen von Einfüllkanälen (12A, 12B) für die Beschichtungsmaterialbestandteile zum Einfüllen jedes Beschichtungsmaterialbestandteils in den Meßzylinder (3), – einem Vormischkanal (14) zum Vereinigen aller vom Meßzylinder (3) abgegebenen Beschichtungsmaterialbestandteile und zum gemeinsamen Durchführen durch den den Kanal rührenden Vormischer (13) zum Transferzylinder (4) hin, und – einen Beschichtungsmaterialzuführkanal (19) zur Zuführung des Beschichtungsmaterials vom Transferzylinder (4) mittels eines Strahldiffusionsmischers (15).
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, mit einem zum Ausführen der Kanalumschaltung durch gleichzeitiges und alternierendes Öffnen/Schließen der Einfüllkanäle (12A, B) und des Vormischkanals (19) und Öffnen/Schließen des Zuführkanals (16) für das Beschichtungsmaterial entsprechend und gleichzeitig mit dem Öffnen/Schließen des Einfüllkanals für die Beschichtungsmaterialbestandteile ausgebildeten Umschaltventil (17).
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei der Meßzylinder (3) und der Transferzylinder (4) durch den Druck des Hydraulikfluids angetrieben wird und der Zuführkanal (21A, 21B) und der Entleerungskanal (22A, 22B) für das Hydraulikfluid vom Umschaltventil (17) geschaltet werden.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei das Hydraulikfluid eine der als Beschichtungsmaterialbestandteile verwendeten Flüssigkeiten oder Wasser ist.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei der Einfüllkanal (21A, 21B) für die Beschichtungsmaterialbestandteile, der Vormischkanal (14) und der Zuführkanal für Beschichtungsmaterial (19) in jeder der Meßeinheit (U₁) , der Speichereinheit (U₂) und der Ventileinheit (U₃) so ausgebildet sind, daß sie durch Montieren der Meßeinheit (U₁) und der Speichereinheit (U₂) an der Ventileinheit (U₃) in Verbindung sind.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 5, wobei der Zuführkanal (21A, 21B) des Hydraulikfluids zum Antrieb des Transferzylinders (9) durch Rohrleitungen zwi schen der Ventileinheit (U₃) und der Speichereinheit (U₂) angeschlossen ist.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei der Meßzylinder (3) zwei oder mehr Zylinder (5A, 5B) zum getrennten Einfüllen jedes Beschichtungsmaterialbestandteils in einer seinem Mischungsverhältnis entsprechenden Menge umfaßt und jeder der Kolben (6A, 6B) zur Abgabe der in jeden der Zylinder (5A, 5B) eingefüllten Beschichtungsmaterialbestandteile durch einen einzeln betätigten doppeltwirkenden Antriebszylinder angetrieben wird.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung – einen Sensor (48) zur Erfassung des Messungsendes umfaßt, der das Ende des Einfüllens des Grundmaterials und des Härters in den Meßzylinder (3) erfaßt, – einen Sensor (49) zur Erfassung des Speicherungsendes, der das Ende der Abgabe des Grundmaterials und des Härters aus dem Meßzylinder (3) und das Ende der Einspeicherung in den Transferzylinder (4) erfaßt und – einen Sensor (50) zur Erfassung des Entleerungsendes des Beschichtungsmaterials aus dem Transferzylinder (4) umfaßt und auch – eine Ventilantriebsvorrichtung (40) zum Betätigen des Umschaltventils (17) umfaßt, um den Einfüllkanal (12A, 12B) für die Beschichtungsmaterialbestandteile und den Zuführkanal (16) für das Beschichtungsmaterial zu schließen und den Vormischkanal (14) zu öffnen, wenn das Einfüllen der Beschichtungsmaterialbestandteile in den Meßzylinder (3) abgeschlossen ist und das Entleeren des Beschichtungsmaterials aus dem Transferzylinder (4) abgeschlossen ist, und um den Einfüllkanal (12A, 12B) für die Beschichtungsmaterialbestandteile und den Zuführkanal (16) für das Beschichtungsmaterial zu öffnen und den Vormischkanal (14) zu schließen, wenn die Einspeicherung im Transferzylinder (4) abgeschlossen ist.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei der den Kanal rührende Vormischer aus einem statischen Mischer (13) besteht, in welchem an dem am Vormischkanal (14) vom Umschaltventil (17) bis zum Transferzylinder (4) gebildeten Mischermontageabschnitt (27) Mischelemente (13a) gebildet sind, und der Montageabschnitt (27) durch Stapeln von Planscheiben (28A, 28B) gebildet wird, deren jede konkave Ausnehmungen aufweist, die durch Halbieren derselben gebildet sind.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 9, wobei die Mischelemente (13a) in einen Schlauch eingesetzt und am Mischermontageabschnitt (27) angebracht sind.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei an den Vormischkanälen (14a, b) vom den Kanal rührenden Vormischer zum Transferzylinder (4) und/oder am Zuführkanal (16) für das Beschichtungsmaterial vom Transferzylinder (4) zum Strahldiffusionsmischer (15) eine Mischverstärkungsöffnung (33, 34) angebracht ist.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei im Fall, daß einer der Beschichtungsmaterialbestandteile ein Dispersionssystem ist, in dem ein Dispersionsmaterial in einem Dispergiermittel dispergiert ist, in einem Kanal von den Zufuhrquellen der Beschichtungsmaterialbestandteile zum Meßzylinder (3) eine Vormischkammer (60) mit einem nicht blasenden Mischer (66) eingesetzt ist, und der nicht blasende Mischer (66) mit einem zentrifugal mischenden Kanal zwischen mehrfachen rotierenden Scheiben (62) gebildet ist, die jeweils in einem vorbestimmten Abstand an einer rotierenden Welle (61) befestigt sind, um den Durchmesser der disper gieren Teilchen der Beschichtungsmaterialbestandteile von der zentralen Ansaugöffnung (63) an der Grundfläche zur Ausflußöffnung an der äußeren Umfangsfläche zu vermindern.
Zuführvorrichtung (1) für Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei der Kanal für jeden der Beschichtungsmaterialbestandteile an der Verbindungsstelle des Vormischkanals zur Vereinigung der vom Meßzylinder (3) abgegebenen Beschichtungsmaterialbestandteile, die stromauf vom den Kanal rührenden Vormischer (4) sitzt und diese zum Transferzylinder leitet, mit einem Querschnittsflächenverhältnis ausgebildet ist, das dem Mischungsverhältnis zwischen den Beschichtungsmaterialbestandteilen gleich ist.
Ventileinheit (U₃) zur Ausführung einer Kanalumschaltung für Beschichtungsmaterialbestandteile und ein Beschichtungsmaterial, verbunden mit einer Meßeinheit (U₁) mit einem Meßzylinder (3) zur einzelnen und gleichzeitigen Abgabe von zwei oder mehreren Arten von Beschichtungsmaterialbestandteilen jeweils in einer deren Mischungsverhältnis entsprechenden Menge und mit einer einen Transferzylinder (4) umfassenden Speichereinheit (U₂) zur Speicherung eines durch Vormischen der Beschichtungsmaterialbestandteile gebildeten Beschichtungsmaterials und dessen nachfolgender Abgabe an eine Beschichtungsmaschine oder einen Beschichtungsmaterialbehälter (2), die gebildet ist mit einem Umschaltventil (17) zur Ausführung einer Kanalumschaltung durch Öffnen/Schließen der Einfüllkanäle (12A, 12B) für die Beschichtungsmaterialbestandteile, um jeden der Beschichtungsmaterialbestandteile in den Meßzylinder (3) einzufüllen, einem Vormischkanal (14) zur Vereinigung der vom Meßzylinder (3) abgegebenen und gemeinsam durch den den Kanal rührenden Vormischer zum Transferzylinder (4) durchlaufenden Beschichtungsmaterialbestandteile, und mit einem Beschichtungsmaterialzuführkanal (16) zum Zuführen des Beschichtungs materials vom Transferzylinder (4) zum Strahldiffusionsmischer (15).
Ventileinheit (U₃) nach Anspruch 14, wobei das in der Ventileinheit (U₃) gebildete Umschaltventil (17) Kolben (18) für die Beschichtungsmaterialbestandteile zum gleichzeitigen und abwechselnden Öffnen/Schließen eines jeden der Einfüllkanäle (12A, 12B) für die Beschichtungsmaterialbestandteile und einen Kolben (18C) zum Öffnen/Schließen des Beschichtungsmaterialzuführkanals (16) umfaßt, und jeder der Kolben von einem doppeltwirkenden Antriebszylinder (19) angetrieben wird.
Ventileinheit (U₃) nach Anspruch 15, wobei der durch den Kolben für jeden der Beschichtungsmaterialbestandteile geöffnete/geschlossene Vormischkanal (14) so ausgebildet ist, daß er von einem Ende der Gleitbohrung (23A, 23B, 23C) zum Transferzylinder (4) verbunden ist, und daß ein Ende des Kolbens bei jedem der Kolben (18A, 18B, 18C) für die Beschichtungsmaterialbestandteile mit einem Ventilteller (25) versehen ist, der an einen an einem Ende der Gleitbohrung (23A, 23B, 23C) gebildeten Ventilsitz (24) anstößt, um den Spalt zwischen dem Kolben und der Gleitbohrung zu schließen, wenn der Kolben vom Betätigungskolben zum anderen Ende hin gezogen wird.
Ventileinheit (U₃) nach Anspruch 16, wobei der Kolben für jeden Beschichtungsmaterialbestandteil an einem Betätigungskolben des das Ventil antreibenden doppeltwirkenden Zylinders (19) über einen zugverteilenden Übertragungsmechanismus befestigt ist, um jeden der Kolben (18A, 18B, 18C) unabhängig zu ziehen, bis alle an den entsprechenden Kolben ausgebildeten Ventilteller (25) geschlossen sind.
Ventileinheit (U₃) nach Anspruch 17, wobei am Spalt zwischen dem zum Schalten des Zuführkanals (21A, 21B) und des Entleerungskanals (22A, 22B) des Hydraulikfluids zum Antrieb des Meßzylinders (3) und des Transferzylinders (4) eingerichteten Kolben des Umschaltventils (17) und der Gleitbohrung (23A, 23B, 23C) für den Kolben des Umschaltventils (17) zum Ausscheiden des Hydraulikfluids aus dem Zuführkanal (21A, 21B) und dem Entleerungskanal (22A, 22B) des Hydraulikfluids eine Flüssigkeitsdruckdichtung ausgebildet ist, um den Spalt durch das Hydraulikfluid abzudichten.