(57)【要約】【課題】比較的低額な費用で塗料循環システム用ポンピング装置を提供すること。【解決手段】塗料循環システム用ポンピング装置は、往復ポンプ１３を具備し、交流誘導モータ１５、及び交流誘導モータ１５の出力を往復ポンプ１３の駆動入力に連結する回転／直線運動変換機１６、及び前記誘導モータを制御する交流周波数インバータ２４ａ、及び往復ポンプ１３の行程の終端で誘導モータ１５の回転を逆転させるためのスイッチ手段２６、及び前記ポンプ１３の出力側に連通して、ポンプの行程反転中に塗料循環システムの圧力を高めるサージエリミネータ２８、によって特徴付けられる。サージエリミネータ２８が能動サージエリミネータ２８であって、能動サージエリミネータ２８のガスチャンバの容積が、ガスチャンバに接続された補助圧力チャンバ２８ａによって増大させられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復ポンプ（１３）を具備する、塗料循環システム用ポンピング装置であって、交流誘導モータ（１５）、及び交流誘導モータ（１５）の出力を往復ポンプ（１３）の駆動入力に連結する回転／直線運動変換機（１６）、及び前記誘導モータを制御する交流周波数インバータ（２４ａ）、及び往復ポンプ（１３）の行程の終端で誘導モータ（１５）の回転を逆転させるためのスイッチ手段（２６）、及び前記ポンプ（１３）の出力側に連通して、ポンプの行程反転中に塗料循環システムの圧力を高めるサージエリミネータ（２８）、によって特徴付けられた塗料循環システム用ポンピング装置において、
前記サージエリミネータ（２８）は能動サージエリミネータ（２８）であり、前記能動サージエリミネータ（２８）のガスチャンバの容積が、前記ガスチャンバに接続された補助圧力チャンバ（２８ａ）によって増大させられる、塗料循環システム用ポンピング装置。
【請求項２】
ポンプの行程が所定の行程反転位置を越えた場合に安全スイッチ接点（２６ａ）が作動するように、安全スイッチ接点（２６ａ）が前記行程反転スイッチ接点（２６）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のポンピング装置。
【請求項３】
ポンプの出力圧力を監視する圧力変換機（２７）により特徴付けられた、請求項１または２に記載のポンピング装置。
【請求項４】
前記ポンプ（１３）が、前進行程と後進行程の両方がポンピング行程であるところの複動式ポンプであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンピング装置。
【請求項５】
モータ（１５）と回転／直線運動変換機（１６）との間に配置された減速歯車ケース（１７）により特徴付けられた、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポンピング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にポンピング装置に関するものであるが、それだけではなく一つ以上の塗料スプレイガンに役立つ塗料循環システムにおいて液体塗料をポンピングするためのポンピング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貯蔵リザーバと一つ以上の取出し点とを含んだ回路を回るように液体塗料を送り出すために、往復ピストンポンプを使用することが知られており、前記取出し点は一つ以上の塗料スプレイガンのために役立つものである。往復ポンプは、通常ロータリポンプより好ましく、それは、往復ポンプが液体塗料の中の顔料と他の介在物とに損傷を与えることがおそらくなおさら少ないためである。
【０００３】
空気圧モータもしくは油圧モータを使用した流体圧力により往復ポンプを駆動することが知られている。しかしながら、そのようなモータは、比較的にエネルギ浪費的であり、そしてエネルギ消費を減らして運転費用をできるだけ少なくするために流体モータを電動モータに置き換える試みがなされてきた。
【０００４】
往復ポンプの問題は、ポンプのピストンが行程の反転を経るときの、ポンピング行程終端での圧力損失である。前進行程と後進行程の両方がポンピング行程である複動式ポンプにおいてさえそれでもなお、供給圧力の顕著な低下が、ピストン行程の両方の終端にある。この問題を最小限に抑えるために、及び循環システムにおける塗料圧力の変化へ対応するときにポンプのサイクル速度の変更において迅速な応答を得るために、電動モータとしてサーボモータを使用することが必要である。サーボモータはその制御機構と共に、ポンピング行程の終端において行程の迅速な反転を実現して、塗料圧力の“低下”を最小限に抑えることができ、さらにポンプのサイクル速度を変更するために迅速に応答して、塗料循環システムにおける所定の圧力を維持することもできる。しかしながら、サーボモータの使用は、非常に費用のかかることが分かっている。サーボモータはそれ自体が高額な物品であり、そしてピストン行程の中でのピストン位置の検出をどの瞬間においても提供するためのディジタルエンコーダを含んだ高額な付随制御機器、及び専門的なコンピュータソフトウエアを利用した比較的複雑なサーボ制御装置、及び複雑な電気的据付工事を必要とし、さらにシステムを維持するために高度な電気専門技術を必要とするであろう。このようにサーボモータ駆動ポンピングシステムは高額な投資費用を含んでおり、そのようなシステムが使用された場合、従来型の流体駆動モータシステムと比較してエネルギ節約を達成できるという事実にもかかわらず、予想購買者に対しては魅力のないものであることを示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、前述の欠点を最小限に抑えるシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、往復ポンプ、交流誘導モータ、誘導モータの出力をポンプの入力に結合する回転／直線運動変換機、前記誘導モータを制御する交流周波数インバータ、往復ポンプの行程の終端で誘導モータの回転を逆転させるためのスイッチ手段、及びポンプの行程反転中に循環システムの圧力を増大させるために前記ポンプの出力側に連通したサージエリミネータを具備する塗料循環システム用ポンピング装置が提供される。該塗料循環システム用ポンピング装置において、前記サージエリミネータは能動サージエリミネータであり、前記能動サージエリミネータのガスチャンバの容積は、前記ガスチャンバに接続された補助圧力チャンバによって増大させられる。
【０００７】
交流周波数インバータとスイッチ手段とによって制御される、ポンピング装置の原動機としての交流誘導モータの設備が、公知のサーボモータとそれに関連する制御機構より著しく安価な原動機装置に相当することが理解されるであろう。しかしながら、周波数インバータ制御をもった誘導モータは、公知のサーボモータ装置を使って得られる行程反転より遅い行程反転がもたらされることが分かっており、この欠点は、塗料循環システムにサージエリミネータを包含させて、行程の反転中にシステム圧力を高めることにより克服される。交流誘導モータとサージエリミネータとの組合せが、効果的で制御可能なポンピング装置を生み出して、初期費用及び維持費用を公知のサーボモータ装置に対して著しく減少させる。
【０００８】
前記ポンプは、前進と後進行程の両方がポンピング行程であるところの望ましい複動式ポンプである。
【０００９】
安全スイッチ接点が前記行程反転スイッチ接点に関連付けられていて、ポンプ行程が所定の行程反転位置を越えた場合に安全スイッチ接点が作動するようになっていることが望ましい。
【００１０】
ポンプ出力圧力を監視する圧力変換機が好ましく備えられている。
【００１１】
減速歯車ケースが、モータと運動変換機との間に設けられることが望ましい。
【００１２】
本発明の一つの例が添付図に示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照すると、ポンピング装置１１は、加圧された液体塗料の流れを塗料循環システム１２の中で提供し、また往復ピストンポンプ１３を具備していて、前記ポンプ１３は、好ましくはポンプ１３のピストン１４の前進行程と後進行程の両方が出力圧力生成行程であるところの複動式ポンプである。往復ピストンポンプ１３は、回転/直線運動変換機を具備したアクチュエータ１６を介して交流誘導モータ１５によって駆動され、前記回転/直線運動変換機は、誘導モータ１５の出力シャフトの回転をポンプ１３のピストン１４の直線往復運動に変換するボールねじもしくはローラねじタイプの装置を含んでいる。歯車ケース１７が、モータ１５とアクチュエータ１６との間に都合よく挿入されて、モータ１５の出力シャフトの回転速度を減速させる。
【００１４】
ポンプ１３の出力ポートは、塗料供給回路１２の流路１８に接続されており、前記塗料供給回路１２は、一つ以上のスプレイガン（図示されない）を提供している。塗料供給回路の戻り管路１９は、背圧弁２１を含んでいて、塗料貯蔵タンクもしくは塗料混合タンク２２に通じており、塗料は前記タンク２２から吸い出されて吸込み管路２３を通ってポンプ１３の吸込み口にいたる。
【００１５】
誘導モータ制御ユニット２４が、好都合にポンピング装置１１から離れて配置されて、電源２５からモータ１５への電力供給を制御している。電源２５は、好都合に４００Ｖ、三相及びアース、３ｋＷ電源でありうる。モータ制御ユニット２４は、モータ１５への電力供給を実施もしくは遮断することによって主要なオンオフ機能を制御することに使用される。しかしさらに、モータ制御ユニットは、ポンプサイクル速度とポンプの反転とを制御する。ポンプの反転はモータ１５の回転を逆転させることにより達成される。モータ１５の適切な逆転を実現するために、アクチュエータ１６の構成部品１６ａにより駆動される電気スイッチ機構２６が設けられ、前記構成部品１６ａはポンプ１３のピストン１４に一致して移動する。スイッチ機構２６は、第一スイッチ接点２６ａと第二スイッチ接点２６ｂとを含んでおり、前記第一スイッチ接点２６ａは、ピストン１４の動作行程の第一終端に対応した位置で、アクチュエータ１６の構成部品１６ａによって作動され、前記第二スイッチ接点２６ｂは、ピストン１４の動作行程の反対側の第二終端に対応した位置で作動される。第一もしくは第二スイッチ接点２６ａ、２６ｂのクローズがモータ制御ユニット２４に信号を送出して、モータ１５への電源の極性の反転を生み出す。このようにピストン１４の動作行程の各々の終端でモータ１５の回転方向が逆転されてその結果ピストン１４の行程が反転する。更にスイッチ機構２６は、安全スイッチ接点２６ｃ、２６ｄを含んでおり、前記安全スイッチ接点２６ｃ、２６ｄは、前記第一もしくは第二スイッチ接点２６ａ、２６ｂを作動させるアクチュエータ１６の前記構成部品の動きの範囲外に配置されている。安全スイッチ接点２６ｃ、２６ｄは、通常は作動されないが、正常な行程反転が生じなかった故障状態において、そのとき安全スイッチ接点は、ピストン１４の究極の機械的移動限界に対応するピストン１４の移動位置で作動され、そして安全スイッチ接点の作動がモータの電力を断って警報を鳴動させる。安全スイッチ接点はこのように、ポンピング装置への物理的損傷が生じる位置までピストンが偶発的に移動することを防止する。
【００１６】
実際面では、第一及び第二スイッチ接点は必須ではなく、反転スイッチ接点の単一セットが設けられることがあり、反転スイッチ接点が作動されるたびにモータ１５への電源の極性を反転させる論理回路を制御ユニット１４が含むことが理解されるであろう。
【００１７】
モータ１５の回転速度がポンプ１３のサイクル速度を決定することが理解されるであろう。モータ制御ユニットは、在来型の交流周波数インバータ２４ａを含んでおり、前記交流周波数インバータ２４ａは、行程反転の信号が発せられたときモータ１５への電源の極性反転を生み出し、またモータ１５への電源を制御してモータの回転速度を制御する。制御ユニット２４は手動制御装置を有することがあり、ポンピング装置の出力をポンピング装置と共に利用される塗料循環システムの要求に合わせるために、操作者は、前記手動制御装置によってモータの異なる速度、従ってポンプ行程の異なる速度を設定可能である。更に、圧力変換機２７が、ポンプ１３の出力における圧力を監視して、制御信号を制御ユニット２４に供給する。圧力変換機２７の作動範囲、及び圧力変換機２７と制御ユニット２４との相互作用が提供されることが可能である。例えば、圧力変換機２７は、ポンプ出口における圧力が安全動作圧力を超過した場合にモータ１５の電源が遮断されることを保証するために、ポンプ１３の出口における圧力を単純に監視することができる。しかしながら、圧力変換機２７は、低圧力に対応した信号も供給することができて、モータ１５の運転速度の増速を開始させ、その結果ポンプ１３のサイクル速度を速めることができる。このような結果を得るためのモータ制御ユニットの構成は、交流誘導モータ制御の分野における熟練技術者の知識の中にはっきりとある。
【００１８】
望ましくは、制御ユニット２４が、表示モジュールを有しており、操作者が、前記表示モジュールによってポンピング装置の作動状態を容易に決定することができ、また発生するかもしれないいかなる故障状態も容易に確認することができる。
【００１９】
比較的単純な交流誘導モータ／周波数インバータシステムの欠点は、そのポンプ行程反転の制御が、より複雑なサーボモータ装置で得られる制御と比較すると遅いということである。従って、望ましくない圧力変動の危険、特に圧力低下が、ポンプ１３の行程反転に対応して塗料循環システムに生ずる。この欠点はサージエリミネータ２８をポンプ１３からの流路１８に組み入れることにより克服される。サージエリミネータは、塗料循環システムにおける圧力状態を“緩衝”するための装置としてもちろんよく知られている。流路１８の圧力が低下したときに蓄積した圧力を流路１８に放出する単純なサージエリミネータは、ポンプ１３の行程反転における流路１８の圧力低下の問題に対して部分的な解決を提供するものである。しかしながら、好ましい解決法は、我々の同時係属中の欧州特許出願公開第１０７９１６９号明細書に都合よく開示された形態の能動サージ抑制器を使用することである。なお、前記特許出願明細書は前記引用により添付に代えている。さらに好ましいことは、我々の同時係属中の欧州特許出願公開第１０７９１７０号明細書で開示されたように、能動サージ抑制器を補助圧力チャンバ２８ａと共に使用することである（図１）。なお、前記特許出願明細書は前記引用により添付に代えている。
【００２０】
特に、能動サージ抑制装置は、加圧された空気の又は他のガスの供給源に結び付けられており、また動的弁装置を含んでいて、前記動的弁装置は、塗料配管内の液体圧力が作用するサージ抑制装置のダイヤフラムが、液体圧力に合わせるためにダイヤフラムの反対側の面のガス圧力を制御することによって塗料配管内の圧力変化に反応するとき、平衡位置に常にすばやく復帰することを保証するものである。同時係属中の欧州特許出願公開第１０７９１７０号明細書で開示されたような補助圧力チャンバ２８ａの使用は、ダイヤフラムに対抗する空気の体積が、塗料配管内の液体圧力に開放しているサージ抑制装置のチャンバの体積より著しく大であることを確実にし、その結果、塗料配管内の液体圧力の変化の結果としてのダイヤフラムのたわみに起因して空気チャンバ内で生じる差圧変化を最小限に抑える。増大したガス体積をもつ能動サージ抑制装置の使用が、遅い行程反転にもかかわらず塗料循環システムの圧力が所望の値でもしくは所望の値の近くで維持されることを保証することによって、比較的遅い行程反転から生起する問題を克服することが見出される。
【００２１】
制御ユニット２４が、特に可燃性溶剤が塗料の基剤として使用されているポンピング装置１１から遠く離れて、好ましくは建家の別の部屋にあることが望ましいことが理解されるであろう。さらに、標準的な技法に倣ってナミュールバリヤ（Namur barriers）が、スイッチ装置２６と制御ユニット２４との間の信号線に付与されて、スイッチ装置２６でのスパークのリスクを回避する。又もちろんモータの運転温度は、例えばサーミスタリレーにより監視されて、前記サーミスタリレーが、モータの温度が安全動作温度を超えた場合にモータへの電力を遮断する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ポンピング装置を表した線図である。
【図２】図２は、図１の装置の一部の側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１    ポンピング装置
１２    塗料供給回路
１３    往復ポンプ
１４    ピストン
１５    交流誘導モータ
１６    回転／直線運動変換機
２４    制御ユニット
２４ａ    交流周波数インバータ
２６    行程反転スイッチ
２７    圧力変換機
２８    サージエリミネータ
２８ａ    補助圧力チャンバ
【図１】
2008215357.tif 000003
【図２】
2008215357.tif 000004