用于计量涂层介质的摆动活塞泵的制作方法

专利名称：用于计量涂层介质的摆动活塞泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在涂层设备中计量涂层介质的摆动活塞泵。
技术背景
这种摆动活塞泵例如由EP 1348487A1公知。在此，一个基本上圆柱形的摆动活塞在缸中实施摆动运动，所述摆动运动由振荡式行程运动和叠加的旋转运动组成。摆动活塞的旋转运动在此用于打开或关闭所述缸中的入口或对置的出口，而振荡式行程运动将涂层介质填充到缸中并且从该缸中喷出。所述摆动活塞在此由旋转的驱动轴通过转换传动装置驱动，其中，所述转换传动装置将驱动轴的纯旋转运动转换为摆动运动。
公知的摆动活塞泵的缺点是下述事实该摆动活塞泵的输送流强烈地脉动，这在涂层设备中在计量涂层介质(例如漆)的情况下是不期望的。相反，当在涂层设备中用来计量漆时值得期望的是，将输送流根据期望值尽可能保持恒定。发明内容
因此本发明的任务是，提供一种相应地改善的摆动活塞泵。
所述任务通过本发明的如独立权利要求所述的摆动活塞泵来解决。
本发明包括一般的技术教导即，在摆动活塞泵中设置多个泵单元，所述泵单元分别具有一个缸和一个摆动活塞，所述摆动活塞在运行中在所述缸中实施摆动运动。
各个泵单元在此分别(如本文开头所述的传统摆动活塞泵那样)输送涂层介质的脉动式输送流。但是在本发明摆动活塞泵的一个优选的实施例中，各个泵单元在出口侧与一公共的泵出口连接，从而使得各个泵单元的输送流彼此叠加，这导致脉动的平息。此外， 本发明摆动活塞泵的泵单元优选也在入口侧与一公共的泵入口连接，从而使得通过所述公共的泵入口给所述泵单元填充涂层介质。
在此，一方面尽可能大数量的并联的泵单元是值得期望的以使得输送流的脉动尽可能最小化。另一方面，摆动活塞泵的复杂性和重量随着并联连接的泵单元的数量而增高。 因此在本发明的一个优选的实施例中，摆动活塞泵具有三个并联连接的泵单元，这在输送流的尽可能小的脉动的要求为一方与尽可能小的重量的要求为另一方之间表现出良好的折衷。
但是本发明并不局限于具有三个并联连接的泵单元的摆动活塞泵。相反，在本发明的框架内也可以将更多或更少数量的泵单元并联地连接在摆动活塞泵中。例如，本发明的摆动活塞泵也可以具有2个、4个、5个或6个并联连接的泵单元。在此，泵单元的最佳数量取决于对于输送流的平稳性和摆动活塞泵的重量的要求。
在本发明的另一实施例中，所述摆动活塞泵适合于分开地输送涂层介质的多个组分(例如基漆和硬化剂)。这意味着涂层介质的不同组分在所述摆动活塞泵中彼此不接触，以防止不同组分之间发生化学反应。因此对于所述涂层介质的每个组分优选分别设置至少一个泵单元。优选也可以对于所述涂层介质的每个组分分别设置多个泵单元，所述多个泵单元在出口侧和/或入口侧联接并且共同地输送相应的组分。通过用于一种确定的组分的多个泵单元的并联连接又实现了相应组分的输送流的平稳。例如，本发明的摆动活塞泵可总共具有六个泵单元，其中，三个泵单元共同地输送第一组分(例如基漆)，而另外三个泵单元共同地输送第二组分(例如硬化剂)。
本发明摆动活塞泵的驱动优选通过一个公共的驱动轴进行，所述驱动轴例如可由电动机驱动并且由此在工作中旋转。然后在旋转的驱动轴与各个泵单元之间分别设置一个转换传动装置，所述转换传动装置将所述公共的驱动轴的纯旋转运动转换为摆动活塞的组合式摆动运动(旋转和行程运动)。
但是原则上也存在下述可能性即，本发明的摆动活塞泵的驱动通过线性振荡的驱动元件进行，在此也必须在所述驱动元件与各个泵单元之间设置转换传动装置，但是所述转换传动装置然后将所述公共的驱动元件的线性振荡运动转换为组合式摆动运动。
在通过公共的驱动轴驱动本发明的摆动活塞泵时，优选通过齿轮传动装置将力从所述公共的驱动轴传递到各泵单元上。
在本发明的一个变型方案中，所述齿轮传动装置包括一个带内齿结构的内齿轮和多个配合到所述内齿轮中的分别具有外齿结构的行星齿轮，其中。所述公共的驱动轴在此驱动所述内齿轮，从而使得各个行星齿轮以相应的变速比旋转，其中，各个行星齿轮又分别驱动所述泵单元之一。
相反，在本发明的一个变型方案中，所述齿轮传动装置包括一个中央的带外齿结构的太阳轮和多个配合到所述太阳轮中的分别具有外齿结构的行星齿轮，其中，所述公共的驱动轴驱动所述中央的太阳轮，从而使得行星齿轮以相应的变速比旋转。在此，所述齿轮传动装置的各个行星齿轮又分别驱动所述泵单元之一。
但是本发明在所述齿轮传动装置的构型结构方面并不局限于前述变型方案。相反，也可通过其他结构类型的传动装置将力从所述公共的驱动轴传递到各泵单元上。
在本文开头已经提及，多个泵单元在本发明的摆动活塞泵中的并联连接允许降低输送流的脉动。为此，各个泵单元优选被以确定地相差驱动，从而使得各个泵单元的输送流的时间变化曲线相应地具有相错。优选所述相差在此等于360°除以泵单元的数量，也就是说，在总共三个泵单元的情况下，各个泵单元之间的相差优选为120°。
此外需指出的是，各个摆动活塞优选由不同材料(例如陶瓷和钢)的组合构成。这一方面允许经济地进行制造并且另一方面允许高的寿命并且此外与小重量相关。优选在此摆动活塞的活塞顶(输送头)由陶瓷构成，而活塞裙(活塞柄)由钢构成。该复合物的所述两种材料优选彼此粘接、压接或螺接。在技术性尝试中已经发现，氮化硅、二氧化锆和氧化铝特别适合于作为摆动活塞的陶瓷材料。
一般需指出的是，各个泵单元优选由耐磨损的材料构成。例如，所述泵单元可具有下述材料对，在所述材料对中，两种材料都是硬的。替代地，下述材料对也是可以的，在所述材料对中，一种相对硬的材料与一种相对软的材料配对。
此外，在本发明的框架内还存在下述可能性，S卩，各个泵单元分别通过可分开的离合器与连贯的驱动轴机械地连接，也就是说，各个泵单元在此可选择性地联入或脱联。分别应完成一个输送工作的那个泵单元在此与所述公共的驱动轴连接并且被驱动，而其余的泵单元脱联并且因此不被驱动。
此外也存在下述可能性，S卩，将所述公共的驱动轴通过多个可分开的离合器分为多个驱动轴区段，其中，各个驱动轴区段分别驱动所述泵单元中的至少一个。在此，所述泵单元也可以可选地联入或脱联。但是，在分开设置在驱动轴中的离合器之一时，在运动学方面处于被分开的离合器后面的全部泵单元都被脱联并且由此被关断，而在运动学方面处于被分开的离合器前面(马达侧)的泵单元工作。
前面已经提及，本发明的摆动活塞泵的驱动优选通过旋转的驱动轴进行，其中，该驱动轴的纯旋转运动通过传动装置转换为摆动活塞的组合式摆动运动，这意味着各个摆动活塞实施一振荡式行程运动和一叠加的旋转运动。所述转换传动装置在此根据根据预给定的控制曲线与所述驱动轴的旋转角度相关地控制所述摆动活塞的活塞姿态。
例如，所述转换传动装置的控制曲线为正弦形，这导致摆动活塞的相应正弦形的行程运动。
但是替代地也存在下述可能性，S卩，所述控制曲线具有一延伸走向，该延伸走向不同于正弦曲线，从而使得所述摆动活塞的行程运动也不是正弦形。
在本发明的一个替代方案中，所述转换传动装置的控制曲线在一区域中围绕活塞运动的止点无行程，从而使得摆动活塞在无行程的所述区域中仅仅实施旋转运动以打开或关闭所述入口或所述开口。所述活塞运动的无行程的所述区域例如可包括行星齿轮的至少 5°、10°、15°、20°、25°甚至30°的角度区域。甚至还存在下述可能性，即，无行程的所述区域包括最高60°的角度区域。
此外需指出的是，所述转换传动装置的控制曲线定义了一个输送相和一个填充相，其中，所述摆动活塞泵在填充相中接收涂层介质并且在输送相中又将接收的涂层介质喷出。在此存在的可能性是，使所述转换传动装置的控制曲线这样地成形，使得各个泵单元的输送相在时间上无缝地并且无时间上的重叠地彼此接连以实现尽可能无脉动的输送流。 在本发明的框架内甚至存在下述可能性，即，摆动活塞泵输出无脉动的输送流，也就是说， 输送流的脉动优选小于5 %、3 %，甚至小于2 %。
此外，在本发明的框架内存在的可能性是，这样地构造所述转换传动装置的控制曲线，使得所述摆动活塞的行程运动在所述填充相中比在所述输送相中快。
替代地也存在下述可能性，S卩，所述摆动活塞的行程运动在所述填充相中比在所述输送相中慢。
但是在本发明的一个优选的实施例中，这样地构造所述转换传动装置的控制曲线，使得所述摆动活塞的行程运动在所述填充相中和/或在所述输送相中以基本上恒定的活塞速度进行，这有利地导致相应恒定的输送流或填充流。
此外，在本发明的框架内存在的可能性是，各个泵单元的控制曲线不同，这导致相应地不同的活塞运动。例如有利的是，本发明的摆动活塞泵输送涂层介质的不同组分(例如基漆和硬化剂)，所述不同组分必须具有确定的混合比。此外，在多组分泵的情况下各个泵单元的不同地构造的控制曲线允许调节确定的动态混合过程，在该混合过程中，例如首先计量第一组分并且然后以更大的程度计量第二组分，这可通过相应地调节所述控制曲线来实现。
组分A与组分B或组分C的混合比也可以通过不同的活塞行程或不同的活塞直径来调节。
在本发明的所述优选的实施例中，摆动活塞泵具有一公共的涂层介质供入管路以对所有的泵单元供应涂层介质。在所述涂层介质供入管路中在摆动活塞泵内部优选设置一入口侧的分配点，从所述分配点分支出多个入口侧的分支管路，所述入口侧的分支管路将所述入口侧的分配点与各个泵单元的入口连接。
所述入口侧的分配点与所述泵单元之间的所述入口侧的分支管路优选具有相同的长度，这是有利的，因为通过所述公共的涂层介质供入管路流入的涂层介质于是也同时到达各个泵单元。
此外，所述入口侧的分配点与所述泵单元之间的所述入口侧的分支管路优选具有无死弯的延伸走向以使得流动阻力最小化。所述分支管路的这种无死弯的并且连续弯曲的延伸走向例如可通过激光烧结制造技术或通过所谓的原型速成法实现，如例如在DE 102008047118中描述的那样，因此将该文献中关于原型速成法的内容完全纳入到本说明书中。
优选所述摆动活塞泵具有泵壳体，所述泵壳体可借助于原型速成法制造。所述泵壳体于是可在外部和/或在内部被再加工。对于外部再加工来说例如提供切削加工方法。 相反，内部的再加工例如可通过磨料流加工进行。
此外需指出的是，所述入口侧的分配点与所述泵单元之间的所述入口侧的分支管路优选具有带最小流动阻力的管路延伸。
此外，所述入口侧的分支管路将所述入口侧的分配点优选在最短路径上与所述泵单元连接。
最后需指出的是，所述涂层介质供入管路和所述入口侧的分支管路优选无死区， 以便避免涂层介质沉积在管路中，将泵中的涂料损失保持尽可能小并且使冲洗时间最小化。
此外，本发明的摆动活塞泵具有一公共的涂层介质输出管路，其接收并且输出由各个泵单元输送的涂层介质。在所述公共的涂层介质输出管路中优选在摆动活塞泵内部设置一出口侧的分配点，从该分配点中向各个泵单元的出口分支出多个出口侧的分支管路。
所述出口侧的分支管路优选也具有前面提及的入口侧的分支管路的特性(例如无死弯、无死区等)。
此外需提及的是，所述入口侧的分配点优选与一入口侧的压力传感器连接，所述入口侧的压力传感器测量泵初压力，其中，所述入口侧的压力传感器在结构方面可集成在本发明的摆动活塞泵中。此外，所述出口侧的分配点优选也与一出口侧的压力传感器连接， 所述出口侧的压力传感器测量泵输出压力，其中，所述出口侧的压力传感器在结构方面优选也集成在本发明的摆动活塞泵中。
此外，本发明的摆动活塞泵优选也允许冲洗，这例如在更换涂料时可能是必需的。 因此本发明的摆动活塞泵优选具有一用于供入冲洗介质的冲洗介质入口和一用于导回冲洗介质的冲洗介质出口以及一冲洗介质管路，该冲洗介质管路从所述冲洗介质入口穿过所述泵单元通往所述冲洗介质出口。
在本发明的冲洗的一个变型方案中，所述泵单元沿着所述冲洗介质管路前后相继地布置。与并联的通道引导装置相比，将冲洗介质以这种方式串联地经过各个泵单元的优点是，防止冲洗介质管路堵塞。在将冲洗介质并联地引导通过各个泵单元时，冲洗介质总是选择通流阻力最小的路径，因此各个流动路径可能会慢慢地被阻塞。
但是在本发明的另一变型方案中，冲洗介质管路分支为多个并联的管路分支，所述管路分支冲洗各个泵单元。但是冲洗介质管路的这种并联的管路引导方式如前面已经提及的那样是不太优选的。
优选各个泵单元的冲洗用于冲洗活塞柄，由此有利地降低了沿着活塞的涂料泄漏并且从而防止涂料在活塞后面干燥，这导致所述摆动活塞泵的改善的使用寿命。
各个泵单元分别优选具有至少一个活塞杆密封装置，所述活塞杆密封装置对相应的摆动活塞进行密封，其中，前面提及的冲洗介质管路优选穿过各个活塞杆密封装置。例如，所述活塞杆密封装置可具有径向延伸的冲洗孔，所述冲洗介质管路穿过所述冲洗孔。
各个活塞杆密封装置优选具有至少两个密封唇，所述密封唇轴向地从所述活塞杆密封装置突出并且从外部靠触在所述摆动活塞的周面(侧面)上。
此外，在本发明的框架内存在的可能性是，所述摆动活塞泵的输送方向是可颠倒的，以便允许涂层设备的逆流运行(回流“Reflow”)，其中，涂层介质在该逆流运行的范围内流经活塞摆动泵。但是为此也可替代地设置一绕过所述摆动活塞泵的旁通阀。优选所述旁通阀无死区地布置在所述泵入口与所述泵出口之间，对于冲洗无需附加的接头。
在本发明的所述优选的实施例中，所述摆动活塞泵具有一个管路构件，全部流体管路布置在该管路构件中，例如分支管路、冲洗介质管路、旁通管路、涂层介质供入管路和涂层介质输出管路。所述管路构件因此具有相对复杂的造型并且优选通过本文开头已经提及的原型速成法制造。但是替代地也可考虑所述管路构件的铸造技术制造或切削式制造。 优选所述复杂的管路构件是可更换的，从而使得本发明的摆动活塞泵能够以简单的方式通过更换所述管路构件来维修。
最后还需提及的是，本发明并不局限于作为单个构件的摆动活塞泵。相反，本发明还包括具有这种用于计量涂层介质的涂层设备或涂层装置。因此，本发明的涂层设备优选具有喷雾器(例如旋转喷雾器、无空气器具、空气混合器具、超声波喷雾器等)，所述喷雾器将涂层介质施加到构件(例如机动车车身构件)上。此外，本发明的涂层设备具有本发明的如上所述的摆动活塞泵，所述摆动活塞泵在输出侧与所述喷雾器连接并且按照需求计量所述涂层介质。
在此存在的可能性是，在所述摆动活塞泵前面在入口侧没有设置单独的涂料压力调节器，因为输送流与泵输入压力无关。通过放弃输入侧的涂料压力调节器有利地允许简化结构并且由此降低成本。
本发明的摆动活塞泵可布置在本发明的涂层设备中，例如布置在多轴涂层机器人中，例如布置在所述涂层机器人的机械手中。但是替代地也存在的可能性是，将所述摆动活塞泵布置在所述涂层设备的涂料取出部位上或布置在所述涂层设备的涂料混合室中。
最后，本发明还包括本发明前述摆动活塞泵的新型使用，用于在涂层设备中输送涂层介质特别是漆或防腐介质如蜡或PVC^Polyvinylchlorid)或者粘接材料。但是本发明的摆动活塞泵原则上也适合于计量其他流体，因此在本发明的框架内使用的术语“涂层介质”应该在一般意义上来理解。


本发明的其他有利的进一步方案在从属权利要求中表征或者在下面结合本发明优选实施例的说明借助附图详细阐述。图中示出
图1 是本发明的摆动活塞泵的示意图2 是图1中的摆动活塞泵的透视图3 是图1和2中的摆动活塞泵的部分剖割的透视图4 是图1至3中的摆动活塞泵中的齿轮传动装置的简化透视图5 是图4中的齿轮传动装置的另一透视图6 是图1至5中的摆动活塞泵的摆动活塞的透视图7 是图6中的摆动活塞泵的剖视透视图8 是用于表明将涂层介质供应给本发明的摆动活塞泵的各个泵单元的示意图9 是用于表明出口侧的管路引导装置的示意性透视图10 是用于表明冲洗本发明的摆动活塞泵的各个泵单元的示意性透视图IlA 是本发明的活塞杆密封装置的透视图IlB 是图IlA的活塞杆密封装置的横截面图12A-12D 是本发明的摆动活塞泵的泵单元中的摆动活塞的不同运动阶段；
图13 是本发明的具有两个泵单元的摆动活塞泵的输送流的时间变化曲线；
图14 是本发明的具有三个泵单元的摆动活塞泵的输送流的时间变化曲线；
图15 是用于将驱动轴的旋转运动转换为摆动活塞泵的摆动运动的转换传动装置的控制曲线；
图16 是图15中的控制曲线的一个变换方案；
图17 是图15中的控制曲线的另一变换方案；
图18 是本发明的用于分开地输送涂层介质的多个组分的多组分泵的示意图19 是具有多个泵的泵装置，所述泵分别通过离合器彼此连接；
图20 是具有多个泵的泵装置，所述泵分别通过离合器与一公共的驱动轴连接；
图21A-21D 是在无脉冲式摆动活塞泵的情况下的输送流的时间变化曲线；
图22 是本发明的摆动活塞泵的示意图，其具有三个泵单元和一个无死区地布置的旁通阀；
图23 是本发明的具有三个泵单元摆动活塞泵在活塞冲洗时的示意图M 是图1中的摆动活塞泵的入口侧的示意图；以及
图25 是图1中的摆动活塞泵的出口侧的示意图。
具体实施方式
附图示出本发明的摆动活塞泵1，其可以在涂装设备中使用，以便按照需求计量待施加的漆。
因此所述摆动活塞泵1具有涂料输出部2，所述涂料输出部与喷雾器3连接，其中， 所述喷雾器3以及所述涂料输出部2与所述喷雾器3之间的管路引导装置在此仅仅示意性地示出。
此外，所述摆动活塞泵1具有涂料输入部4，涂层介质输入管路5连接在所述涂料输入部上，以便供入待被计量的涂料。
所述摆动活塞泵1具有总共三个泵单元6、7、8，所述泵单元分别具有缸和在所述缸中被导向的摆动活塞，其中，各个泵单元6-8的结构和功能方式很大程度上是常规的并且在后面还将参照附图12A-12D详细描述。
所述泵单元6-8在入口侧和出口侧并联连接，从而使得各个泵单元6-8的脉动式输送流彼此叠加，这导致在所述涂料输出部2处输出的输送流的平息。
为此，所述泵单元6-8的入口通过入口侧的分支管路9-11与一个入口侧的公共分配点12连接，所述分配点又与所述涂料入口 4连接。
以相同的方式，所述泵单元6-8的出口通过三个出口侧的分支管路13-15与一个出口侧的分配点16连接，所述分配点又与所述涂料输出部2连接。
此外，所述摆动活塞泵1具有一个旁通阀17，所述旁通阀将所述涂料输入部4在绕过所述泵单元6-8的情况下直接与所述涂料输出部2连接。所述旁通阀17无死区地直接布置在所述涂料输入部4与所述涂料输出部2之间，这防止另外的涂料损失。
此外，本发明的摆动活塞泵1还具有一个输入侧的压力传感器18. 1，该压力传感器测量涂料输入部4处的泵初压力。以相同的方式，设置一个输出侧的压力传感器18. 2，该压力传感器与所述涂料输出部2连接并且测量所述摆动活塞泵1的输出压力。
最后，本发明的摆动活塞泵1还允许利用冲洗介质冲洗，这用于清洁所述活塞并且由此提高使用寿命。为此，所述摆动活塞泵1具有一个冲洗介质入口 19和一个冲洗介质出口 20，其中，冲洗介质管路21通过冲洗介质阀22相继地穿过所述泵单元6-8延伸以便冲洗所述泵单元6-8，如还将参照附图10详细描述的那样。
图2和3示出所述摆动活塞泵1的透视图。从中可看出，所述摆动活塞泵1通过一个公共的驱动轴23驱动，其中，所述驱动轴23通常与一电机连接。
图4和5示出一个齿轮传动装置24，该齿轮传动装置在所述摆动活塞泵1中用于将所述驱动轴23的转矩分配到各个泵单元6-8上。为此，该齿轮传动装置M具有一个内齿轮25和三个行星齿轮沈、27、观，其中，所述行星齿轮利用它们的外齿结构啮合到所述内齿轮25的相应匹配的内齿结构中。所述驱动轴23在此支承在一个轴承四中并且驱动所述内齿轮25，从而使得各个行星齿轮沈-28以相应的变速比转动。
图4附加地示出一个转换传动装置30，所述转换传动装置将所述行星齿轮沈的纯旋转运动转换为摆动活塞31的摆动运动，从而使得所述摆动活塞31在缸32中实施组合式旋转和行程运动。
为此，所述转换传动装置30具有一个控制套筒33，在所述控制套筒中设置一个槽形式的回转的控制曲线。控制滚珠34嵌入到所述槽中，所述控制滚珠相对于所述行星齿轮 26在圆周方向上固定，由此将所述行星齿轮沈的旋转运动转换为所述摆动活塞31的组合式旋转和行程运动。
图6和7示出各个摆动活塞31的结构，所述摆动活塞包括由陶瓷(例如氮化硅) 制成的活塞头35和由硬化的钢制成的活塞柄36，其中，所述活塞头35与所述活塞柄36粘接。
在此，在所述活塞柄36中具有用于接收控制滚珠的接收孔37。
此外，从图6可看出，所述活塞头35在其前侧上具有控制槽38，以便释放或闭锁所述缸32的入口或出口，如还将参照图12A-12D详细描述的那样。
图8以示意图的形式示出所述摆动活塞泵1中的在所述泵单元6-8的入口侧上的管路引导装置。从中可看出，分支管路9-11将入口侧的分配点12在最短路径上并且无死弯(knickfrei)地与所述泵单元6_8连接。此外，从该图中可看出，不同的分支管路9_11 在入口侧的分配点12与所述泵单元6-8之间具有相同的通道长度，这对于无脉动地进行输送是重要的。
图9相应地示出本发明的摆动活塞泵中的在泵单元6-8的出口侧上的管路引导装置。从中可看出，出口侧的分支管路13-15在输出部侧的分配点16与所述泵单元6-8之间无死弯地延伸并且具有相同的长度。
图10示意性示出本发明的摆动活塞泵1中的冲洗介质管路21的延伸走向。从中可看出，冲洗介质在冲洗介质入口 19与冲洗介质出口 20之间相继地流过活塞杆密封装置 39-41，其中，分别沿径向方向流经各个活塞杆密封装置39-41。
为此，各个活塞杆密封装置39-41分别具有径向贯通的冲洗孔43，如从图IlA和 IlB中看出的那样。此外从所述附图中可看出，所述活塞杆密封装置39-41分别具有两个密封唇44、45，所述密封唇分别以相反的方向轴向突出并且从外部靠触在摆动活塞31的周面上。
下面参照附图12A-12D描述摆动活塞泵1的各个泵单元6_8的基本功能方式。
例如各个泵单元6-8分别具有缸32，所述摆动活塞31可以在所述缸中实施摆动运动，其中，所述摆动运动由组合式的旋转运动和行程运动组成。
摆动活塞31在其前端部上具有控制槽38，以便可选择地打开入口 46或出口 47。
在后面首先参照附图12描述填充相(填充阶段)。在此，摆动活塞31这样地旋转，使得控制槽38释放所述入口 46，相反的是，摆动活塞31利用其周面封闭所述出口 47。 然后将所述摆动活塞31轴向地沿箭头方向从所述缸32中拉出，由此将涂层介质通过所述入口 46填充到缸32中。在该理想的状态中，在填充相中仅仅进行摆动活塞31的线性行程运动而不进行附加的旋转。
相反，图12B示出处于行程运动的下止点中的摆动活塞31的状态。在该状态中， 摆动活塞31围绕其纵轴线这样地旋转，使得所述入口 46被关闭，而出口 47在所述旋转运动结束时被打开，如图12C中所述的那样。
在按照图12C的输送相(输送阶段)中，摆动活塞31于是无旋转运动地被推入到缸32中，由此将之前接收的涂层介质通过所述出口 47从所述缸32中压出。
最后，图12D示出摆动活塞31处于上止点中的状态。在该状态中，摆动活塞31又这样地旋转，使得所述入口 46被打开，而所述出口 47被关闭。
在运行中，按照图12A-12D的前述阶段周期性地重复。
图13示出输送流Q根据所述公共的驱动轴23的角度α的变化曲线，所述公共的驱动轴用于驱动具有两个并联连接的泵单元的摆动活塞泵。从中可看出，各个泵单元的输送相48彼此叠加，这导致脉动的平息。
图14示出用于本发明的具有三个泵单元6-8的摆动活塞泵1的输送流Q的同一变化曲线。在此，各个泵单元6-8的输送相48也彼此叠加，这导致输送流Q的相应更好的息O
图15示出转换传动装置30的控制曲线49的可能的变化曲线，该转换传动装置将纯旋转运动转换为期望的摆动运动。从中可看出，控制曲线49具有一个区域，在该区域中， 摆动活塞31在其止点的区域中不实施行程，这相应于图12B和12D。
此外可看出，控制曲线49在摆动活塞31的止点之间具有一个近似线性的区域，即在该区域中，摆动活塞31以恒定的活塞速度运动，这相应地导致恒定的输送流。
在此目的是，使泵单元的所有单个输送流的和在所有的角度位置中恒定。
图16示出图15中的控制曲线的一个变型方案。在此，特别之处在于，该控制曲线在填充行程期间的斜率相对陡并且在输送行程期间相对平坦。这导致摆动活塞31在填充行程期间相对快速地运动并且在输送行程期间相对缓慢地运动。
图17示出图16中的控制曲线的一个变型方案。在此，控制曲线在填充行程期间具有相对平坦的斜率并且在输送行程期间具有相对高的斜率。这导致摆动活塞31在填充行程期间相对缓慢地运动并且在输送行程期间相对快速地运动。
图18示出本发明的多组分泵50，其例如在涂装设备中使用，以便将涂层介质的不同组分彼此分开地进行输送。
为此，所述多组分泵50具有总共六个泵单元51-56，所述泵单元分别构造为摆动活塞泵。
所述泵单元51、55和56在此用于计量所述涂层介质的第一组分(例如基漆)，从而使得泵单元51、55和56不仅在输入侧而且在输出侧都并联连接。所述并联连接又具有前面已经提及过的平息脉动的输送流的优点。
组分A与组分B的混合比在此可通过不同的行程长度和不同的活塞直径调节。
相反，另外的泵单元52、53、M用于计量所述涂层介质的第二组分(例如硬化剂)。 因此这些泵单元52、53、M也不仅在输入侧而且在输出侧联接并且因此并联地工作，这有利地导致脉动的相应平息。
图19示出具有一个电动机58和多个泵单元59-62的泵装置，所述泵单元分别通过可分开的离合器63-66彼此连接或与所述电动机58连接。即，所述泵装置具有一个驱动轴67，所述驱动轴被分为多个轴区段，其中，各个轴区段分别驱动所述泵单元59-62之一。
图20示出一个略微变型的泵装置，其部分地与图19中的泵装置一致，因此为了避免重复请参见上述说明，其中，对于相应的细节使用相同的参考标号。
该实施例的一个特别之处在于，驱动轴67是连贯的并且各个泵单元59-62分别能够可选地通过配属的离合器63-66与所述驱动轴67连接。
图21A-21D示出在无脉动的具有三个泵单元的摆动活塞泵的情况下的输送流的时间变化曲线。在此，图21A-21C示出各个泵单元的输送流Q1-Q3，而图21D示出该摆动活塞泵的总输送流QeES，该总输送流由各个泵单元的输送流Q1-Q3的叠加得出。各个泵单元的输送流Q1-Q3在此通过适当地构造相应的控制曲线这样地选择，使得总输送流QeES无脉动。
图22示出本发明的摆动活塞泵的示意图，其具有三个泵单元6-8并且在涂料输入部与涂料输出部之间具有一个旁通阀17。图22中的摆动活塞泵很大程度上与图1中的摆动活塞泵一致，因此为了避免重复请参见上述说明，其中，对于相应的细节使用相同的参考标号。
在此需指出的是，旁通阀17无死区地布置在涂料输入部与涂料输出部之间，无需附加的连接孔。
图23示出本发明的具有三个泵单元6-8的摆动活塞泵的示意图和简化视图，其中，该摆动活塞泵很大程度上也与图1中的摆动活塞泵一致，因此为了避免重复请参见上述说明，其中，对于相应的细节使用相同的参考标号。
在该图中示出，各个泵单元6-8的活塞通过冲洗介质阀22利用冲洗介质冲洗，其中，各个泵单元6-8串联地被冲洗。即，所述泵单元6-8沿着冲洗介质管路21前后相继地布置。
最后，图M和25示出，入口侧的分支管路9-11具有相同的长度，出口侧的分支管路13-14也具有相同的长度。这样做是有利的，因为通过公共的涂层介质管路5流入的涂层介质然后也同时地到达不同的泵单元6-8。
本发明不局限于前述的优选实施例。相反大量的变型方案和改变都是可以的，它们同样利用本发明的构思并且因此落入本发明的保护范围。在此需指出的是，附属的从属权利要求包含独立的值得保护的主题并且因此与回引的权利要求无关地属于本发明的主题。例如，本发明与本发明的其余特征无关地要求保护前述的活塞杆密封装置、冲洗装置、 管路构件和新型的摆动活塞。0132]参考标号表0133]1摆动活塞泵0134]2涂料输出部0135]3喷雾器0136]4涂料输入部0137]5涂层介质输入管路0138]6-8泵单元0139]9-11入口侧的分支管路0140]12入口侧的分配点0141]13-15出口侧的分支管路0142]16出口侧的分配点0143]17旁通阀0144]18. 1入口侧的压力传感器0145]18. 2出口侧的压力传感器0146]19冲洗介质入口0147]20冲洗介质出口0148]21冲洗介质管路0149]22冲洗介质阀0150]23驱动轴0151]24齿轮传动装置0152]25内齿轮0153]26-28行星齿轮0154]29轴承0155]30转换传动装置
31摆动活塞
32缸
33控制套筒
34控制滚珠
35活塞头
36活塞柄
37接收孔
38控制槽
39-41活塞杆密封装置
42管路构件
43冲洗孔
44密封唇
45密封唇
46入口
47出口
48输送相
49控制曲线
50多组分泵
51-56泵单元
57太阳轮
58电动机
59-62泵单元
63-66离合器
67驱动轴
权利要求
1.用于在涂层设备中计量涂层介质的摆动活塞泵(1)，其特征在于，设置多个泵单元 (6-8)，所述泵单元分别具有一个缸(3 和一个摆动活塞(31)，所述摆动活塞在运行中在所述缸(32)中实施摆动运动。
2.如权利要求1所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述泵单元(6-8)的摆动活塞(31)通过齿轮传动装置04)由一公共的驱动轴驱动，和/或b)所述齿轮传动装置04)包括一个带内齿结构的内齿轮0 和多个配合到所述内齿轮05)中的分别具有外齿结构的行星齿轮06- )，其中，所述内齿轮05)由一公共的驱动轴驱动，而各个泵单元(6-8)的摆动活塞(31)通过所述齿轮传动装置04)的行星齿轮 (26-28)驱动，或c)所述齿轮传动装置包括一个中央的带外齿结构的太阳轮(57)和多个配合到所述太阳轮(57)中的分别具有外齿结构的行星齿轮，其中，公共的驱动轴驱动所述太阳轮(57)， 而各个泵单元(6-8)的摆动活塞(31)通过所述齿轮传动装置的行星齿轮驱动。
3.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)各个泵单元(6-8)分别输送所述涂层介质的脉动式输送流，和b)所述泵单元(6-8)在出口侧与一公共的泵出口( 连接，从而使得各个泵单元 (6-8)的脉动式输送流彼此叠加，这导致脉动的平息，和/或c)所述泵单元(6-8)在入口侧与一公共的泵入口(4)连接，从而使得所述泵单元 (6-8)通过所述公共的泵入口(4)接收涂层介质。
4.如权利要求1至2中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述摆动活塞泵(1)适合于分开地输送涂层介质的多个组分，和b)对于所述涂层介质的每个组分分别设置至少一个泵单元(51-56)，或c)对于所述涂层介质的每个组分分别设置多个泵单元(51-56)，所述多个泵单元在入口侧和出口侧联接并且共同地输送相应的组分。
5.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述泵单元(6-8)以确定地相差由一公共的驱动轴驱动，和/或b)所述相差等于360°除以所述泵单元(6-8)的数量。
6.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)各个摆动活塞(31)分别由不同材料的组合构成，和/或b)各个摆动活塞(31)分别由陶瓷和/或由钢和/或由硬质合金构成，和/或c)各个摆动活塞(31)分别具有由陶瓷和/或硬质合金构成的活塞顶(3 和由钢和/ 或硬质合金构成的活塞裙(36)，和/或d)所述活塞顶(3 与所述活塞裙(36)粘接、压接或螺接，和/或e)所述陶瓷包含氮化硅、二氧化锆或氧化铝。
7.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)各个泵单元(6-8)分别通过可分开的离合器(63-66)与连贯的驱动轴机械地连接，或b)将一公共的驱动轴通过可分开的离合器分为多个区段，其中，所述驱动轴的各个区段分别驱动所述泵单元(6-8)中的至少一个。
8.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)各个泵单元(6-8)分别通过转换传动装置(30)与一公共的驱动轴03；67)连接，和b)所述转换传动装置(30)将所述驱动轴03；67)的旋转运动转换为相应摆动活塞 (31)的组合式旋转和行程运动，或c)所述转换传动装置(30)将所述驱动轴03；67)的振荡式行程运动转换为所述摆动活塞(31)的组合式旋转和行程运动。
9.如权利要求8所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述转换传动装置(30)根据预给定的控制曲线G9)与所述驱动轴的旋转角度相关地控制所述摆动活塞(31)的活塞姿态，和/或b)所述转换传动装置的控制曲线G9)不同于正弦曲线，从而使得所述摆动活塞(31) 的行程运动不是正弦形。
10.如权利要求9所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述转换传动装置的控制曲线G9)在一区域中围绕活塞运动的止点无行程，从而使得摆动活塞(31)在无行程的所述区域中仅仅实施旋转运动，和/或b)所述活塞运动的无行程的所述区域包括行星齿轮06- )的至少5°、10°、15°、 20°、25°、30°、40°、50° 或 60° 的角度区域。
11.如权利要求9或10所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述控制曲线G9)具有输送相和填充相，其中，所述摆动活塞泵(1)在填充相中接收涂层介质并且在输送相中又将接收的涂层介质喷出，和b)各个泵单元(6-8)的输送相在时间上无缝地并且无时间上的重叠地彼此接连以实现尽可能无脉动的输送流。
12.如权利要求9-11中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述摆动活塞(31)的行程运动在所述填充相中比在所述输送相中快，或b)所述摆动活塞(31)的行程运动在所述填充相中比在所述输送相中慢。
13.如权利要求9至12中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述摆动活塞(31)的行程运动在所述填充相中以基本上恒定的活塞速度进行，和/或b)所述摆动活塞(31)的行程运动在所述输送相中以基本上恒定的活塞速度进行，从而使得输送流在所述输送相中基本上恒定。
14.如权利要求9至13中任一项以及权利要求4所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于， 各个泵单元(6-8)的控制曲线、活塞行程和/或活塞直径是不同的，以便调节所述组分的确定的混合比。
15.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)设置一公共的涂层介质供入管路(5)以对所有的泵单元(6-8)供应涂层介质，b)设置一入口侧的分配点(12)，所述入口侧的分配点布置在所述涂层介质供入管路 (5)中，和c)设置多个入口侧的分支管路(9-11)，所述入口侧的分支管路在所述入口侧的分配点(1 中从所述公共的涂层介质供入管路( 分支出并且通往各个泵单元(6-8)。
16.如权利要求15所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述入口侧的分配点(1 与所述泵单元(6-8)之间的所述入口侧的分支管路 (9-11)基本上具有相同的长度，和/或b)所述入口侧的分配点(1 与所述泵单元(6-8)之间的所述入口侧的分支管路 (9-11)无死弯，和/或c)所述入口侧的分配点(1 与所述泵单元(6-8)之间的所述入口侧的分支管路 (9-11)具有带最小流动阻力的管路延伸，和/或d)所述入口侧的分支管路(9-11)将所述入口侧的分配点(1 在最短路径上与所述泵单元(6-8)连接，和/或e)所述涂层介质供入管路( 和所述入口侧的分支管路(9-11)无死区。
17.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)设置一公共的涂层介质输出管路以从所有的泵单元(6-8)接收涂层介质，b)设置一出口侧的分配点(16)，所述出口侧的分配点布置在所述涂层介质输出管路中，和c)设置多个出口侧的分支管路(13-15)，所述出口侧的分支管路在所述出口侧的分配点(16)中从所述公共的涂层介质输出管路中分支出并且通往各个泵单元(6-8)。
18.如权利要求17所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述出口侧的分支管路(13-15)在所述出口侧的分配点(16)与所述泵单元(6_8) 之间基本上具有相同的长度，和/或b)所述出口侧的分支管路(13-15)在所述出口侧的分配点(16)与所述泵单元(6-8) 之间无死弯，和/或c)所述出口侧的分支管路(13-15)在所述出口侧的分配点(16)与所述泵单元(6-8) 之间具有带最小流动阻力的管路延伸，和/或d)所述出口侧的分支管路(13-1 将所述出口侧的分配点(16)在最短路径上与所述泵单元(6-8)连接，和/或。e)所述涂层介质输出管路和所述出口侧的分支管路(13-1 无死区。
19.如权利要求15至18中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述入口侧的分配点(1 与一入口侧的压力传感器(18.1)连接，所述入口侧的压力传感器测量泵初压力，和/或b)所述出口侧的分配点(16)与一出口侧的压力传感器(18.2)连接，所述出口侧的压力传感器测量泵输出压力。
20.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)设置一用于供入冲洗介质的冲洗介质入口(19)，b)设置一用于导回冲洗介质的冲洗介质出口(20)，和c)设置一冲洗介质管路(21)，该冲洗介质管路从所述冲洗介质入口(19)穿过所述泵单元(6-8)通往所述冲洗介质出口 00)。
21.如权利要求20所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述冲洗介质管路在所述摆动活塞泵(1)中无分支，和/或b)各个泵单元(6-8)分别具有活塞杆密封装置(39-41)，所述活塞杆密封装置对相应的摆动活塞(31)进行密封，其中，所述冲洗介质管路穿过各个活塞杆密封装置 (39-41)，和 / 或c)所述冲洗介质管路分别径向地穿过所述活塞杆密封装置(39-41)中的径向延伸的冲洗孔(43)，和/或d)所述泵单元(6-8)沿着所述冲洗介质管路前后相继地布置，从而使得所述泵单元(6-8)被串联地冲洗。
22.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)各个泵单元(6-8)分别具有活塞杆密封装置(39-41)，所述活塞杆密封装置对相应的摆动活塞(31)进行密封，和b)所述活塞杆密封装置(39-41)分别具有至少两个密封唇G4，45)，所述密封唇轴向地从所述活塞杆密封装置(39-41)突出并且从外部靠触在所述摆动活塞(31)的周面上，和 /或c)所述活塞杆密封装置(39-41)分别具有活塞杆后冲洗装置。
23.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，所述摆动活塞泵 (1)的输送方向是可颠倒的，以便允许涂层设备的逆流运行，在该逆流运行中，涂层介质穿过所述摆动活塞泵(1)被导回。
24.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)设置一集成的旁通阀(17)以通过旁通管路绕过所述泵入口(4)与所述泵出口(2) 之间的所有的泵单元(6-8)，和/或b)所述旁通阀(17)无死区地布置在所述泵入口(4)与所述泵出口(2)之间。
25.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，a)所述摆动活塞泵(1)的全部流体管路布置在该摆动活塞泵(1)的一个唯一的管路构件0 中，特别是分支管路(9-11，13-1 、冲洗介质管路(21)、旁通管路、涂层介质供入管路( 和涂层介质输出管路，和/或b)所述管路构件0 是可更换的，和/或c)所述摆动活塞泵(1)的至少一个构件通过原型速成法制造。
26.如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)，其特征在于，所述摆动活塞泵 (1)输送无脉动的输送流(QGES)。
27.涂层设备，特别是用于涂装机动车车身构件的涂装设备，具有a)用于施加涂层介质的喷雾器(3)，b)用于计量涂层介质的计量泵(1)，其中，所述计量泵(1)在输出侧与所述喷雾器(3) 连接，其特征在于，c)所述计量泵(1)是如以上权利要求中任一项所述的摆动活塞泵(1)。
28.如权利要求27所述的涂层设备，其特征在于，在所述摆动活塞泵(1)前面在入口侧没有设置涂料压力调节器。
29.如权利要求27至观中任一项所述的涂层设备，其特征在于，a)将所述摆动活塞泵(1)布置在多轴涂层机器人中，特别是布置在所述涂层机器人的机械手中，或b)将所述摆动活塞泵(1)布置在所述涂层设备的涂料取出部位上，或c)将所述摆动活塞泵(1)布置在所述涂层设备的涂料混合室中。
30.如权利要求1至沈中任一项所述的摆动活塞泵(1)的使用，用于在涂层设备中输送涂层介质、特别是漆或防腐介质如蜡或PVC或者用于输送粘接材料。
全文摘要
本发明涉及一种用于在涂层设备中计量涂层介质的摆动活塞泵(1)，其具有多个泵单元(6-8)，所述泵单元分别具有缸(32)和摆动活塞(31)，所述摆动活塞在运行中在所述缸(32)中实施摆动运动。
文档编号F04B11/00GK102498293SQ201080037278
公开日2012年6月13日 申请日期2010年8月2日 优先权日2009年8月21日
发明者F·赫勒, M·米歇尔菲尔德, R·梅尔彻, S·施托茨尼 申请人:杜尔系统有限责任公司