(57)【要約】本発明は、粘性媒体を搬送するためのポンプ装置（１）に関する。装置は、搬送室（８ａ、ｂ）、流体伝導的に加圧作動媒体の供給源（１１５）に接続可能な作動室（１０ａ、ｂ）、および作動室（１０ａ、ｂ）を搬送室（８ａ、ｂ）から分離する膜（２０ａ、ｂ）を有する膜ポンプ（７）を含む。  本発明に従って提案されるのは、制御弁装置（２１）が作動媒体源（１１５）と作動室（１０ａ、ｂ）との間に取り付けられ、膜（２０ａ、ｂ）が作動室（１０ａ、ｂ）と搬送室（８ａ、ｂ）との間で制御弁装置（２１）の作動により前後に移動することである。ここで、ポンプ装置（１）は、制御弁装置（２１）に信号伝導的に接続され、搬送室（８ａ、ｂ）から出る媒体の流量の関数としての制御弁装置（２１）の作動により作動室（１０ａ、ｂ）の圧縮空気量を制御するように設定された電子制御素子（２３）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性媒体を搬送するためのポンプ装置（１）であって、装置は、
搬送室（８ａ、ｂ）、加圧された作動媒体の供給源（１１５）に流体伝導的に接続可能な作動室（１０ａ、ｂ）、および該作動室（１０ａ、ｂ）を前記搬送室（８ａ、ｂ）から分離する膜（２０ａ、ｂ）を有する膜ポンプ（７）を有し、
制御弁装置（２１）が前記作動媒体供給源（１１５）と前記作動室（１０ａ、ｂ）の間に取り付けられ、前記膜（２０ａ、ｂ）は前記制御弁装置（２１）の作動により前記作動室（１０ａ、ｂ）と前記搬送室（８ａ、ｂ）との間で前後に移動可能であり、
前記ポンプ装置（１）は、電子制御素子（２３）を有し、該電子制御素子（２３）は、前記制御弁装置（２１）に信号伝導的に接続され、前記搬送室（８ａ、ｂ）から出る媒体の流量の関数としての前記制御弁装置（２１）の作動により前記作動室（１０ａ、ｂ）内の圧縮空気量を制御するように設定され、
前記電子制御素子（２３）は、増幅要素、積分要素、および微分要素を有する制御特性を有することを特徴とするポンプ装置、
【請求項２】
前記搬送室（８ａ、ｂ）の下流に取り付けられ、前記搬送室（８ａ、ｂ）から出る流量を検出するためのセンサ（１１）を有し、前記電子制御素子（２３）は前記センサ（１１）に信号伝導的に接続され、予め設定された目標値（ＷＳ）からの検出された流量の偏差を認識するように設定され、
前記偏差が前記目標値（ＷＳ）を下回った場合、前記作動室（１０ａ、ｂ）内の圧縮空気量を増加させるように前記制御弁装置（２１）を作動させ、
前記偏差が前記目標値（ＷＳ）を上回った場合、前記作動室（１０ａ、ｂ）内の圧縮空気量を減少させるように前記制御弁装置（２１）を作動させることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記制御弁装置（２１）は、空気圧式、油圧式または電磁式の調整弁を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記電子制御要素（２３）は、
ＰＩＤコントローラ、特にオブザーバを有する状態コントローラ、又は特に積分要素と微分要素によって拡張された入力チャネルを備えたファジーコントローラから成るリストから選択されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項５】
流量を検出するための前記センサ（１１）は、質量流量センサの形態をとることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項６】
前記膜ポンプ（７）は、二重膜ポンプの形態を取り、前記膜ポンプは、第２の搬送室（８ｂ）、前記圧縮された作動媒体源に流体伝導的に接続可能な第２の作動室（１０ｂ）、および前記第２の作動室（１０ｂ）を前記第２の搬送室（８ｂ）から分離する膜（２０ｂ）を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項７】
前記膜ポンプ（７）の下流に設置され、前記粘性媒体の質量流量を平滑化するための脈動ダンパー（９）を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項８】
前記脈動ダンパー（９）は、搬送サイクルの半分にわたって、膜ポンプ（７）の搬送容積の２〜４倍、好ましくは３倍に相当する最大液量を有することを特徴とする請求項７に記載のポンプ装置。
【請求項９】
表面コーティング組成物、特に金属表面用のコーティング組成物の製造のための装置（１００）であって、該装置は、
分散される成分を含む粘性媒体用の搬送媒体源（１０３）、
前記搬送媒体源（１０３）に流体伝導的に接続された、粘性媒体から分散液を生成するための分散ユニット（１２５）、好ましくは攪拌ミルおよび、
前記粘性媒体を前記搬送媒体源から前記分散ユニットに搬送するために、前記搬送媒体源（１０３）および前記分散ユニット（１２５）に流体伝導的に接続されたポンプ装置（１）を有し、
前記ポンプ装置（１）は、搬送室（８ａ、ｂ）、加圧された作動媒体の供給源（１１５）に流体伝導的に接続可能な作動室（１０ａ、ｂ）、及び該作動室（１０ａ、ｂ）を前記搬送室（８ａ、ｂ）から分離する膜（２０ａ，ｂ）を有する膜ポンプ（７）を有し、
制御弁装置（２１）が前記作動媒体供給源（１１５）と前記作動室（１０ａ、ｂ）との間に取り付けられ、前記膜（２０ａ、ｂ）は、前記制御弁装置（２１）の作動により前記作動室（１０ａ、ｂ）と前記搬送室（８ａ、ｂ）との間で前後に移動可能であり、
前記ポンプ装置（１）は、電子制御素子（２３）を有し、該電子制御素子（２３）は、前記制御弁装置（２１）に信号伝導的に接続され、前記搬送室（８ａ、ｂ）から出る前記粘性媒体の流量の関数としての前記制御弁装置（２１）の作動により前記作動室（１０ａ、ｂ）内の圧縮空気量を制御するように設定されたることを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記電子制御素子（２３）は、増幅要素、積分要素、および微分要素を有する制御特性を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記ポンプ装置は、請求項２〜８の何れかに従って設計されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
表面コーティング組成物、特に金属およびプラスチック表面用のコーティング組成物の製造方法であって、
分散される成分を含む粘性媒体を、搬送媒体供給源（１０３）から、分散ユニット（１２５）、好ましくは攪拌ミルに搬送する工程、
前記分散ユニット（１２５）による前記粘性媒体から分散液を生成する工程を有し、
前記粘性媒体を搬送する工程は、
前記粘性媒体用の搬送室（８ａ、ｂ）と膜（２０ａ、ｂ）を移動するための作動室（１０ａ、ｂ）を有し、これらにより前記粘性媒体が前記搬送室（８ａ、ｂ）を介して搬送される膜ポンプ（７）により前記粘性媒体を搬送する工程、
前記搬送室（８ａ、ｂ）を出る前記粘性媒体の質量流量を検出する工程、
前記検出された質量流量の関数として、前記作動室（１０ａ、ｂ）の圧縮空気量を制御する工程を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
所定の目標値（ＷＳ）から検出された流量の偏差を認識する工程、
前記偏差が前記目標値（ＷＳ）を下回った場合、前記作動室（１０ａ、ｂ）の圧縮空気量を増加する工程、
前記偏差が前記目標値（ＷＳ）を上回った場合、前記作動室（１０ａ、ｂ）の圧縮空気量を減少する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記膜ポンプ（７）の下流、および好ましくは質量流量の検出に使用されるセンサ（１１）の上流で、前記粘性媒体の質量流量を平滑化する工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
分散ユニット（１２５）、好ましくは撹拌ミル、に分散される成分を含む粘性媒体を供給するためのポンプ装置（１）の使用であって、前記ポンプ装置（１）は請求項１〜８の何れかに従って設計されることを特徴とする使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘性媒体を搬送するためのポンプ装置に関し、搬送室、加圧された作動媒体の供給源に流体伝導的に接続可能な作動室、および作動室を搬送室から分離する膜を有する膜ポンプを含む。
【０００２】
本発明は、さらなる態様において、表面コーティング組成物、特に、金属とプラスチック表面用のコーティング組成物を製造するための装置に関し、装置は、分散される成分を含む粘性媒体用の搬送媒体源と、粘性媒体から分散液を生成するための、流体伝導的に搬送媒体源に接続された分散ユニットと、粘性媒体を搬送媒体源から分散ユニットに搬送するための、搬送媒体源および分散ユニットに流体伝導的に接続されたポンプ装置を有する。
【０００３】
本発明は、さらなる態様において、表面コーティング組成物、特に、金属とプラスチック表面用のコーティング組成物の製造方法に関し、以下のステップを含む。分散される成分を含む粘性媒体を搬送媒体源から分散ユニットに搬送する工程、および粘性媒体から分散液を分散ユニットにより生成する工程である。
【０００４】
本発明は、さらなる態様において、分散される成分を含む粘性媒体を分散ユニットに供給するためのポンプ装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００５】
最初に特定されたタイプのポンプ装置は、多種多様な異なる媒体を搬送するために使用され、本発明によれば、特に分散される成分を含む粘性媒体を搬送するために使用される。本発明によれば、粘性媒体は、液体、易流動性の懸濁液および分散液を意味すると特に理解される。これらのポンプ装置の機能の原理は、膜の動きを引き起こす圧力の作業室での繰り返しの蓄積と消散に基づいている。この膜の運動サイクルのある区間では、粘性媒体が搬送室に吸い込まれ、さらなる区間では、粘性媒体は、膜の反対向きの動きで搬送室から追い出される。
【０００６】
最初に特定されたタイプのポンプ装置は、汚染のリスクが高い、または高い汚染のリスクがある媒体を搬送するのに特に適しており、したがってポンプ装置からの出口を避ける必要があるか、または異物の侵入がある媒体への入口は避ける必要がある。しかし、ポンプ装置によって運ばれる質量流は、膜によって変位する際に蓄積し、搬送室で粘性媒体自体が膜の動きに及ぼす背圧に依存することが、搬送の原理の特徴である。搬送室内およびその下流の粘性媒体の背圧または粘度が高いほど、膜ポンプを通るスループットは通常低くなる。
【０００７】
汚染の回避は、最初に特定されたタイプの表面コーティング組成物の製造のための装置および方法の特定の目的である。表面コーティング組成物は、塗料、例えば、車両および自動車の修理塗料、建築塗料など、塗料製品と呼ばれるものを意味すると特に理解されている。これらは材料の分散に基づいており、通常は溶剤ベースまたは水ベースであり、時には分散した添加剤を含む。この種の分散成分は、特に、バインダー、顔料、および他の添加剤、例えば増粘剤および充填剤を意味すると理解されている。
【０００８】
最初に特定されたタイプの装置および方法は、特にバッチ式操作で塗料を生産するために操作され、したがって頻繁に起動および停止操作に曝される。このタイプのプラント負荷は、燃料、または例えば酸素などの気体が粘性媒体の搬送流に浸透する可能性があるという少なくとも難解なリスクをもたらす。したがって、装置と方法が爆発保護の要求を満たす必要がある領域でも、特定の課題が発生する。
【０００９】
従来技術において、上記の表面コーティング組成物、特に塗料の製造のために、主にギアポンプ、すなわち内歯車ギアポンプおよび外歯車ギアポンプがこれまでポンプ装置で使用されてきた。これらのポンプは、一定の質量流量を搬送するように設計されている。これらのポンプは、建設関連の理由で下流の集合体に気相を搬送することができないため、例えば、ポンプ装置の上流に接続された分散ユニットが運転中に完全に恒久的に充填され、これらのポンプが空運転から保護されることが意図されている。
【００１０】
市場でのそのようなポンプの利用可能性と実際の高いメンテナンス強度は、これらのポンプにとって不利であると認識されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これに鑑みて、本発明の目的は、上記の欠点を、非常に実質的に克服するポンプ装置を特定することであった。より具体的には、本発明の目的は、メンテナンスが少なく汚染されず、最初に特定されたタイプの装置および方法で同時に使用できるポンプ装置を特定することであった。したがって、本発明の特別の目的は、最初に特定された装置および方法を改善する手段を特定することでもあった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】好ましい実施例によるポンプ装置および好ましい実施例による装置のＰ＆Ｉフロー図である。
【図２】図１によるポンプ装置のための膜ポンプの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、第１の態様において、作動媒体源と作動室との間に制御弁装置が取り付けられ、制御弁装置の作動により作動室と搬送室との間で膜が前後に移動可能であることで基礎の目的を達成する。ここで、ポンプ装置は、信号を伝えるように制御弁装置に接続され、搬送室から出る媒体の流量の関数としての制御弁装置の作動によって作業室の圧縮空気量を制御するように設定された電子制御素子を備えている。好ましくは、電子制御素子は、増幅要素、時間積分要素、および微分要素を有する制御特性を有する。
【００１４】
本発明は、膜を駆動するための作動媒体の圧縮空気量の特定の制御により、膜ポンプの構造に関連する欠点を補うことができるアプローチに基づいているため、制御された膜ポンプは、本質的に一定の質量流量を搬送し、特に、粘度の変化または搬送媒体の背圧の変化の結果としての質量流量の変動を補償することができる。搬送室およびその下流の搬送媒体の粘度または背圧が高いほど、質量流量の低下を防ぐため、作業室の圧縮空気量を制御弁装置によって制御することができるレベルが高くなる。質量流量の低下の対抗作用の結果として、本発明のポンプ装置は、分散ユニットを有し、分散ユニットで厳密に定義された滞留時間を必要とする表面コーティング組成物の製造装置でも使用できる。このようにして、制御介入により滞留時間が常に観察されるため、製品の損傷を回避することも可能である。同時に、本発明のポンプ装置は、汚染の危険がある環境にも使用可能である。
【００１５】
本発明は、搬送室から出る流量を検出するためのセンサが搬送室の下流に配置され、電子制御素子が信号伝導的にセンサに接続され、所定の目標値から検出された流量の偏差を認識できるように設定されるという点で有利に開発される。もし検出された流量の偏差が目標値を下回った場合、作動室の圧縮空気量を増加させるために制御弁装置を作動させ、目標値を上回った場合、作動室の圧縮空気量を減らすために制御弁装置を作動させる。
【００１６】
電子制御素子は、好ましくは、１つ以上のプロセッサ、データメモリおよびデータインターフェース、ならびに規定の圧縮空気量制御を実行するように構成されたプログラミング手段を有する。電子制御要素は、別個の構成ユニットとして実行されるか、圧縮空気量制御装置またはセンサ内に配置されるか、または統合されてもよい。
【００１７】
好ましくは、制御弁装置は、空気圧式、油圧式または電磁式に作動する調整弁を有する。
【００１８】
特に好ましい実施形態では、電子制御要素は、ＰＩＤコントローラ、または同等の制御特性を可能にするコントローラ、例えば特にオブザーバを備えた状態コントローラ、またはファジーコントローラ、特に積分要素及び微分要素によって拡張された入力チャネルを有するコントローラを有する。
【００１９】
コントローラには、特に、並列に接続された３つのコントローラ要素がある。Ｐ要素ＫＰ，Ｉ要素ＫＩ／ｓ、およびＤ要素ＫＤ＊ｓである。これらの３つのコントローラ要素は、迅速かつ同時に安定した制御特性を有するように好ましく構成される。制御特性は、次の伝達関数の結果である。
【００２０】
ＫＰＩＤ（ｓ）＝ＫＰ＋ＫＩ／ｓ＋ＫＤ  ｓ＝ＫＰ（１＋ １／ＴＮ  ｓ+ＴＶ  ｓ）
ＫＩ＝ＫＰ／ＴＮ
ＫＤ＝ＫＰ*ＴＶ
【００２１】
ここで、ＴＮは積分時間を表し、コントローラのＩ要素を定義する。ＴＶは、 微分時間であり、コントローラのＤ要素の影響を定義する。ＫＰは、入力信号のオフセットとしての定数値であり、コントローラのＰ要素を定義する。
【００２２】
好ましくは、ＫＰは、１から１０の範囲内、より好ましくは２から５の範囲内で選択される。
【００２３】
さらに好ましくは、ＴＮは１秒から１０秒の範囲内、より好ましくは２秒か６秒の範囲内で選択される。
【００２４】
さらに好ましくは、ＴＶは、０．１秒から２秒の範囲内、より好ましくは０．２秒から１秒の範囲内で選択される。
【００２５】
ＴＮ、ＴＶおよびＫＰのパラメータの上記の好ましい組み合わせは、搬送されるさまざまな流体の非常に幅広い用途と操作パラメータの制御特性に関して、驚くほど優れた妥協を持っていることがわかる。
【００２６】
好ましい実施形態では、流量を検出するためのセンサは、質量流量センサの形態をとる。より好ましくは、質量流量センサは、コリオリ質量流量計（ＣＭＤＭ）とも呼ばれるコリオリ計の形態をとる。
【００２７】
ポンプ装置の有利な発展形態では、膜ポンプは二重膜ポンプの形態を取り、第２の搬送室、流体伝導的に加圧された作動媒体の供給源に接続可能な第２の作動室、および第２の作動室を第２の搬送室から分離する膜を有する。好ましくは、第１および第２の膜は、搬送媒体が第１の作動室に吸い込まれる接合部で、搬送媒体が第２の作動室から排出されるように、およびその逆に、反対に作動される。
【００２８】
好ましくは、膜ポンプの下流に、粘性媒体の質量流量を滑らかにするための脈動ダンパーが配置される。 脈動ダンパーは、質量流量を検出するためにセンサの上流に配置されることが好ましい。 好ましい開発において、脈動ダンパーは、膜ポンプの搬送容積に関して大きな寸法を有する。 より好ましくは、脈動ダンパーは、搬送サイクルの半分にわたる膜ポンプの吐出量の２から４倍、特に３倍に相当する最大流体量を有する。 このような特大の脈動ダンパーのおかげで、膜ポンプの基本的な質量流量の変動はほぼ完全に相殺される。 流量を検出するためのセンサの上流に脈動ダンパーを配置することにより、ポンプ装置の非常に安定した制御された制御特性が得られる。
【００２９】
本発明は、ポンプ装置自体を参照して上述された。さらなる態様では、本発明は、冒頭で特定されたタイプの装置で上述した目的を付加的に達成する。そこでは、装置は、上記の好ましい実施形態の１つによるポンプ装置を含んでいる。したがって、本発明は、表面コーティング組成物、特に金属表面のコーティング組成物の製造のための装置を有し、装置は、分散される成分を含む粘性媒体用の搬送媒体源、粘性媒体、好ましくは攪拌ミルから分散液を生成するための、搬送媒体源に流体伝導的に接続された分散ユニット、および搬送媒体源から分散ユニットへ粘性媒体を搬送するための、搬送媒体源と分散ユニットに流体伝導的に接続されたポンプ装置を有する。ここで、ポンプ装置は、搬送室、加圧された作動媒体の供給源に流体伝導的に接続可能な作動室、作動室を搬送室から分離する膜を有する。制御弁装置が作動媒体源と作動室との間に取り付けられており、膜が制御弁装置の作動により作動室と搬送室との間で前後に動く。ポンプ装置は、制御弁装置に信号伝導的に接続され、搬送室から出る媒体の流量の関数としての制御弁装置の作動によって作業室の圧縮空気量を制御するように設定された電子制御素子を備えている。電子制御素子は、増幅要素、時間積分要素、および微分要素を有する制御特性を有する。
【００３０】
本発明の装置は、上述のポンプ構成の利点および好ましい実施形態を有する。これに関しては、上記の説明を参照のこと。本発明の装置は、特に車両用塗料および自動車修理用塗料、建築用塗料および他の塗料などの金属およびプラスチック表面用のコーティング組成物を経済的かつ同時に確実に製造することができる。より詳細には、膜ポンプは、粘性媒体を分散ユニット、例えば撹拌ミルに供給するのに適していないという先入観が克服される。
【００３１】
本発明はさらに、表面コーティング組成物、特に上記のような金属表面用のコーティング組成物の製造方法に関する。この方法は、最初に定義された目的を、以下の工程により達成する。分散される成分を含む粘性媒体を、搬送媒体源から、好ましくは攪拌ミルなどの分散ユニットに搬送する工程と、粘性媒体から分散ユニットにより分散液を生成する工程である。粘性媒体を搬送する工程は、粘性媒体のための搬送室と、膜を移動させるための作動室とを有し、これにより粘性媒体が搬送室を通って搬送される膜ポンプにより粘性媒体を搬送する工程、搬送室を出る粘性媒体の質量流量を検出する工程、検出された質量流量の関数として作動室内の圧縮空気量を制御する工程を含む。この方法は、特に、上述の好ましい実施形態の１つによるポンプ装置または装置によって実行される。この方法はまた、上記の態様の利点および好ましい実施形態を有する。この点に関して上記の説明を参照のこと。
【００３２】
この方法は、以下の工程により有利に発展される。所定の目標値から検出された流量の偏差を認識する工程、値が目標値を下回ったときに作動室の圧縮空気量を増やす工程、値が目標値を超えたときに作業室の圧縮空気量を減らす工程である。
【００３３】
さらに好ましくは、方法は、膜ポンプの下流、好ましくは質量流量を検出するために使用されるセンサの上流の粘性媒体の質量流量を平滑化する工程を含む。
【００３４】
さらなる態様では、本発明は、ポンプ装置の使用に関する。本発明によれば、分散される成分を含む粘性媒体を分散ユニット、好ましくは攪拌ミルに供給するためにポンプ装置が使用され、ポンプ装置は上述の好ましい実施形態のいずれかに従って設計される。
【００３５】
より詳細には、本発明は、膜ポンプの使用、特に説明したように表面コーティング組成物を製造する目的で、分散ユニット、好ましくは撹拌ミルに分散される成分を含む粘性媒体を供給するためのポンプ配置における膜ポンプの使用に関する。
【実施例】
【００３６】
本発明は、好ましい実施例を使用して、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。
【００３７】
図１は、ポンプ装置１の概略構成を示す。ポンプ装置１は、第１の接続部２を有する。これを介して、ポンプ装置１に、搬送される粘性媒体、特に分散される成分を有する粘性媒体が供給される。ポンプ装置１は、膜ポンプ７も有しており、これにより、粘性媒体が第１の接続部２により吸い込まれ、さらに搬送される。この目的のために、膜ポンプ７は、一般に知られている方法で、搬送室（図２に詳細に示される）と作動室を有し、搬送室と作動室は膜によって互いに分離されている。この種の膜ポンプは、例えば、「Leckfreie Pumpen、Verdichtung und Vakuumpumpen」[Leak-Free Pumps、Sealing and Vacuum Pumps]、Gerhard Vetter（ed.）- Essen、Vulkanverlag、1998（ISBN：3-827-2185-3）に記載されている。好ましくは、膜ポンプは二重膜ポンプの形態をとる。
【００３８】
膜ポンプ７の作動室は、ポンプ装置１の第２の接続部４に流体伝導的に接続されており、第２の接続部４によって加圧された作動媒体、例えば圧縮空気が供給される。好ましくは、作動媒体供給は、パイロット制御方式で振動圧力を第２の接続部４に既に導入している。あるいは、圧力振動は膜ポンプで直接制御される。膜ポンプ７内の膜は、搬送室への吸引および搬送室からの粘性媒体の前方への搬送を達成するために、搬送室と作動室との間で前後に動かされる。
【００３９】
膜ポンプ７の下流には、膜ポンプ７の搬送室から出る粘性媒体の質量流量を滑らかにするように設定された脈動ダンパー９が配置される。この脈動ダンパー９の最大流体量は、搬送サイクルの半分にわたり膜ポンプ７の搬送容積より、好ましくは２から４倍、より好ましくは３倍の大きい。
【００４０】
脈動ダンパー９は、同様に、分配器１９によって流体伝導的に第２の接続部４に接続されている。
【００４１】
脈動ダンパーの下流には、膜ポンプ７から出る粘性媒体の流量を検出するセンサ１１が配置される。センサ１１は、好ましくは質量流量計、より好ましくはコリオリ質量流量計の形態をとる。
【００４２】
センサ１１の下流には、搬送圧力の手動検査を可能にするために圧力変換器１３が配置されることが好ましい。その下流には、粘性媒体がポンプ装置１から放出される第３の接続部６が設けられている。
【００４３】
第２の接続部４と膜ポンプ７または分配器１９との間には、好ましくはＫＶ値＝１の中間接続された制御弁装置２１がある。ポンプ装置１は、コントローラ、好ましくはＰＩＤコントローラ、または同様の制御特性を備えた別のタイプのコントローラを有する電子制御素子２３をも備える。これにより、膜ポンプ７内の作動媒体の最大圧力が、膜ポンプ7から出る粘性媒体の流量の関数として制御される。より好ましくは、電子制御素子は、増幅要素、積分要素、および微分要素を含む。この目的のために、電子制御素子２３は、信号伝導的に、制御弁装置２１と流量を検出するためのセンサ１１の両方に接続されている。加えて、電子制御要素２３は、それによって所定の目標値ＷＳを設定することができるデータインターフェースを有し、目標値は、参照パラメータとしての制御の基礎を形成する。センサ１１は、電子制御素子２３に実際のパラメータＷｉを供給する。電子制御素子２３に設けられたコントローラは、目標値ＷＳに対するＷｉの偏差を検出する。Ｗｉ ＜ＷＳである場合、電子制御素子２３は、膜ポンプ７の作動室内の圧縮空気量が増加するように制御弁装置２１を制御する。 Ｗｉ＞ ＷＳである場合、電子制御素子２３は、膜ポンプ７の作動室内の圧縮空気量が減少するように制御弁装置２１を制御する。好ましい実施例では、使用されるコントローラは、コントローラのＰ要素に関して弁定数ＫＰ＝３、コントローラのＩ要素に関して積分時間ＴＮ＝４ｓ、およびコントローラのＤ要素に関して微分時間ＴＶ＝０．５ｓを有するＰＩＤコントローラである。従来のＰＩＤコントローラの代替として、本発明によれば、上述の制御特性を同じ他のタイプのコントローラを使用することも可能である。たとえば、ＰＩＤコントローラではなく、数学モデルに基づいて対応する制御特性を生成する状態コントローラを使用することが可能である。
【００４４】
膜ポンプ７の機能の基本モードを図２に示す。この実施例では、膜ポンプ７は二重膜ポンプの形態を取り、第１の搬送室８ａと第２の搬送室８ｂを有する。さらに、膜ポンプ７は、第１の膜２０ａによって第１の搬送室８ａから分離された第１の作動室１０ａを有する。膜ポンプ７は、第２の膜２０ｂによって第２の搬送室８ｂから分離された第２の作動室１０ｂも有する。第１および第２の膜２０ａ、ｂは、接続棒１２によって機械的に接続されており、したがって、第１の膜２０ａの搬送室８ａ内への移動が第２の膜２０ｂの搬送室８ｂ外への移動に関連するように移動する。これにより、それぞれの室の容積が拡大および縮小する。搬送室の容積の拡大は、隣接する作動室の容積の同時収縮に関連しており、逆もまた同様である。
【００４５】
作動室は、流体伝導的に制御室１４に接続され、制御室１４は、順番に（方法は示されていない）、ポンプ装置の第２の接続部４に流体伝導的に接続され、それによって加圧された空気が供給される。制御要素１６は、第１の作動室１０ａと制御室１４の間、または第２の作動室１０ｂと制御室１４の間に流体伝導接続を交互に確立し、それぞれの他方の作動室は制御室１４から分離されている。作動室が制御室から分離された状態で、それぞれの作動室に存在する空気は出口（図示せず）を介して除去される。制御要素１６の位置に応じて、作動媒体の圧力が第１または第２の膜２０ａ、ｂにかかり、それぞれの搬送室８ａ、ｂからの粘性媒体の移動を確実にする。
【００４６】
図２に示される位置では、作動媒体は第１の作動室１０ａに導入される。第１の膜２０ａは、粘性媒体を第１の搬送室８ａから出口の方向へ除去できるように、第１の封止要素１８ａを閉位置に移動し、第２の封止要素１８ｂを開位置に移動して、第１の搬送室８ａの容積を減少させる。同時に、第２の搬送室８ｂで発生する減圧により、第３の封止要素１８ｃが開位置に移動し、第４の封止要素１８ｄが閉位置に移動して、第１の接続部２から第２の搬送室８ｂに粘性媒体を供給することができる。
【００４７】
ポンプ装置１は、表面コーティング組成物、例えば金属およびプラスチック表面用の塗料を製造するための装置１００の一部である。装置１００は、搬送され分散される成分を含む粘性媒体の供給源１０３を有し、これはホース導管１０５によってポンプ装置１の第１の接続部２に流体伝導的に接続されている。さらに、装置１００は、膜ポンプ７用の加圧された作動媒質、たとえば圧縮空気の供給源１１５を有し、これはポンプ装置の第２の接続部４にホース導管１１７によって流体伝導的に接続されている。
【００４８】
装置１００はまた、ポンプ導管１の第３の接続部６に流体伝導的に接続され、その中にポンプ装置１が粘性媒体を搬送する、例えば撹拌ミルなどの分散ユニット１２５を有する。
【００４９】
装置１００の動作において、粘性媒体は、供給源１０３に提供され、その中、または前の工程で既に分散される成分と混合される。ポンプ装置の膜ポンプ７は、供給源１１５からの作動媒体により空気圧駆動され、供給源１０３から粘性媒体を吸い込む。脈動ダンパー９は、膜ポンプ７から出る粘性媒体の質量流量を滑らかにする。
【００５０】
ポンプ装置１の動作中に永続的に動作することが好ましいセンサ１１は、膜ポンプ７から流出する粘性媒体の流量を検出し、それを実際値Ｗｉとして電子制御素子２３に送信する。電子制御素子２３は、Ｗｉの以前に入力された目標値ＷＳからの偏差を計算し、検出された偏差の関数として、制御弁装置２１の開位置を制御して、膜ポンプ７の作動室の圧縮空気量を増加または減少させる。
【００５１】
たとえば、膜ポンプの搬送室内の背圧が上昇した場合、制御機構は、対応する作動室内の圧縮空気量の増加に応答して、第３の接続部６で一定の質量流量を確保する。そこから粘性媒体は、粘性媒体とその中の成分の分散を生成するために分散ユニット１２５に移される。
【００５２】
図１に示されるようなプラントは、循環操作で頻繁に運転され、図では分散ユニット１２５を粘性媒体の供給源１０３に接続する点線で示されている。これらのプラントでは、循環搬送の過程で搬送される媒体の粘度が絶えず変化するため、本発明の利点が特に明らかになる。
【００５３】
使用される膜ポンプは、例えば、メーカーWP-AROの１．５インチまたは２インチ圧縮空気膜ポンプ、モデル：PD15A-BSS-STT（またはPD20A-BSS-STT）である。使用される脈動ダンパーは、たとえば、メーカーWP-AROのモデル：SP30A-BSS-Tの３インチの脈動ダンパーである。制御弁装置２１は、制御弁、好ましくは、製造業者Samsonのモデル：3214からのＫＶ値＝１を有する制御弁を有することが好ましい。センサ１１は、製造者Micro Motionのモデル：CMFS075からの質量流量計であることが好ましい。
【００５４】
本発明のポンプ装置の典型的な使用分野は、表面コーティング組成物、例えば塗料の製造である。塗料処方は、着色顔料とバインダーだけでなく、フィラー、添加剤、助剤、および混合物など、分散される他の多数の成分も含む。
【００５５】
塗料に頻繁に使用されるフィラーは、炭酸カルシウム（チョーク）、硫酸バリウム（重晶石）、およびカオリンである。フィラーは、必要な顔料の量を減らすだけでなく、光沢のレベル、定義された表面構造の調整、および機械的特性の改善に役立つ。
【００５６】
塗料配合物（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）は通常、添加剤および／または助剤を含み、その添加は、塗料配合物またはそれから形成される塗膜の特性に影響を与える。湿潤剤および分散助剤、乾燥剤、酸化防止剤などの添加は、塗料配合物の加工性に影響を与える。硬化促進剤は、塗膜の硬化をより速くする。可塑剤は、バインダーの軟化範囲を低下させ、塗膜の弾性を向上させる。抗菌添加剤または殺生物性物質は、微生物の結果として塗料が使用できなくなるのを防ぐことにより、塗料配合物の保存性を改善する。添加剤は寿命を延ばし、処理を促進する。それらは、フィルムの形成または特定の弾力性または柔軟性を維持し、容器（缶、ポット）内の「皮張り」を防ぎ、塗料が滴り落ちないようにする特定の粘度をもたらし、乾燥を促進する（乾燥剤）。水で希釈可能な塗料やワニスの場合に必要な防腐剤（ポット保存剤）は、微生物の結果として容器内の塗料が使用できなくなるのを防ぐための殺生物性物質である。
【００５７】
本発明のポンプ装置の機能試験のため、１つの選択肢は、塗料配合物または他の表面コーティング配合物ではなく、増粘剤が計量されて搬送される配合物に典型的な粘度を確立する水性試験搬送媒体を使用することである。この目的のために、従来の増粘剤、例えば「Acrysol」の商品名で入手可能な増粘剤を使用できる。ここで、増粘剤を連続的に計量添加することにより、例示的な方法で攪拌ミルに分散される塗料配合物の粘度の変化を再現することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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