用于输送粘性介质的泵组件、包括该泵组件的设备以及用于制备表面涂层组合物的方法以及泵组件的用途技术

本发明专利技术涉及用于输送粘性介质的泵组件(1)，包括：隔膜泵(7)，其具有输送腔室(8a,b)、流体连接至加压工作介质源(115)的工作腔室(10a,b)、以及将该工作腔室(10a,b)与输送腔室(8a,b)隔开的隔膜(20a,b)。根据本发明专利技术，在所述工作介质源(115)与所述工作腔室(10a,b)之间安装有控制阀组件(21)，并且所述隔膜(20a,b)能借助所述控制阀组件(21)的驱控而在所述工作腔室(10a,b)与所述输送腔室(8a,b)之间往返移动。泵组件(1)具有电子控制器元件(23)，所述电子控制器元件连接至控制阀组件(21)以传到信号并设计成根据从所述输送腔室(8a,b)离开的介质的流量而通过所述控制阀组件(21)的驱控来控制工作腔室(10a,b)中的压缩空气的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于输送粘性介质的泵组件、包括该泵组件的设备以及用于制备表面涂层组合物的方法以及泵组件的用途本专利技术涉及一种用于输送粘性介质的泵组件，其包括隔膜泵，该隔膜泵具有输送腔室、可以传到流体的方式连接至加压工作介质的源的工作腔室、以及将工作腔室与输送腔室隔开的隔膜。在另一方面，本专利技术涉及一种用于制备表面涂层组合物尤其是用于金属和塑料表面的涂层组合物的设备，该设备包括用于包含待被分散的成分的粘性介质的输送介质源、以传到流体的方式连接至输送介质源用以由粘性介质制备分散体的分散单元、以及以传到流体的方式连接至输送介质源和分散单元用以将粘性介质从输送介质源输送至分散单元的泵组件。在另一方面，本专利技术涉及一种表面涂层组合物的制备方法，该表面涂层组合物尤其是用于金属和塑料表面的涂层组合物，该方法包括以下步骤：将包含待被分散的成分的粘性介质从输送介质源输送至分散单元；以及借助该分散单元由该粘性介质制备分散体。在另一方面中，本专利技术涉及泵组件的用于将包含待被分散的成分的粘性介质供应至分散单元的用途。前述类型的泵组件用于输送各种各样的不同介质，并且根据本专利技术尤其用于输送具有待被分散的成分的粘性介质。根据本专利技术，粘性介质尤其被理解为指代液体、能自由流动的悬浮体和分散体。这些泵组件的功能的原理是基于工作腔室中的反复恢复和消散压力，这导致隔膜的移动。在该隔膜的移动循环的一个部分中，粘性介质被吸入到输送腔室中，并且在另一部分中，粘性介质被驱动离开输送腔室，这伴随着隔膜的反向移动。前述类型的泵组件特别适合用于输送污染风险高的或高污染风险的介质，因此，可避免介质从泵组件离开，或者其中能避免异物进入该介质中。然而，输送原理的特有的特点是借助于隔膜的移位而建立的通过泵组件输送的质量流依赖于由粘性介质自身施加于隔膜在输送腔室中的移动的反压。反压越高或输送腔室中或其下游的粘性介质的粘度越高，则通过隔膜泵的吞吐量通常将会越低。避免污染是前述类型的用于制备表面涂层组合物的设备和方法的一个特殊的目的。表面涂层组合物尤其被理解为指代称为涂层产品的涂料/油漆，例如车辆和汽车修补用涂料、建筑用涂料等。这些是基于材料分散体的，通常是溶剂基或水基的并且有时包括被分散的添加剂。此类被分散的成分尤其被理解为指代粘合剂、颜料和其他添加剂，例如增稠剂和填料。前述类型的设备和方法尤其被操作用于分批操作地制备涂料并且因此经常经受启动和关机操作。此类的设施负荷导致燃料或气体例如氧气可能会渗透到粘性介质的输送流中的至少理论上的风险。因此，特殊的挑战还出现在其中设备和方法不得不满足对爆炸保护的要求的领域中。在现有技术中，主要地齿轮泵即内啮合齿轮泵和外啮合齿轮泵迄今为止已经在泵组件中用于制备上述表面涂层组合物，尤其是涂料。这些泵被设计用于输送恒定的质量流量。由于它们出于与结构相关的原因而不能在下游骨料中输送气相，它们用于确保例如泵组件上游连接的分散单元可在操作中被永久地完全填充并防止干运转。这样的泵在市面上的可得性和实践中的高维护强调被认为是对这些泵不利的。鉴于此，本专利技术的目的是提供一种非常显著地克服上述缺点的泵组件。更具体地，本专利技术的目的是提供一种维护保养少并防污染的泵组件，并且该泵组件能用于前述设备和方法中。因此，本专利技术的另一特殊的目的是提供一种改进前述设备和方法的手段。在第一方面，本专利技术实现其潜在目的在于，控制阀组件被安装在工作介质源于工作腔室之间，并且隔膜能借助于控制阀组件的驱控而在该工作腔室与输送腔室之间往返移动，其中，泵组件具有电子控制器元件，该电子控制器元件以传到信号的方式被连接至控制阀组件并配置成根据离开输送腔室的介质的流量而借助于控制阀组件的驱控来控制工作腔室中的压缩空气的量。优选地，电子控制器元件具有控制特征，该控制特征具有放大/比例部分、时间积分部分和微分部分。本专利技术是基于这样的方法，即借助于对驱动隔膜的工作介质的压缩空气的量的特定控制，隔膜泵的与结构相关的缺点可被补偿，并且因此受控的隔膜泵能够输送基本上恒定的质量流量，并且尤其补偿因被输送的介质的改变的粘度或改变的反压导致的质量流量的变化。输送腔室中的以及其下游的输送介质的粘度或反压越高，则可借助于控制阀组件对工作腔室中的压缩空气的量进行的用以防止质量流量的任何降低的控制的程度/水平也越高。作为质量流量的降低的反作用的结果，本专利技术的泵组件还可用在具有分散单元并且需要严格地限定在分散单元中的停留时间的、用于制备表面涂层组合物的设备中。以这种方式，还可能的是避免产品损坏，因为由于控制界面能够不断观察该停留时间。同时，本专利技术的泵组件对处于污染风险下的环境或为污染风险的环境是有用的。本专利技术有利地研发之处在于，用于检测离开输送腔室的流量的传感器被布置在输送腔室的下游，其中，电子控制器元件以传到信号的方式被连接至该传感器并且该电子控制器元件配置为识别检测到的流量与预定目标值的偏差，并且如果检测到的流量小于目标值，则驱控控制阀组件以便增大工作腔室中的压缩空气的量，并且如果检测到的流量大于目标值，则驱控控制阀组件来减小工作腔室中的压缩空气的量。电子控制器元件优选具有一个或多个处理器、数据存储器和数据界面、以及配置成执行规定的压缩空气的量的控制的编程机构。电子控制器元件可作为独立的结构单元实施或者可布置在压缩空气的量的控制器或传感器中或集成到压缩空气的量的控制器或传感器中。优选地，控制阀组件具有气动地、液力地或电磁地致动的调节阀。在一个特别优选的实施例中，电子控制器元件具有PID控制器或者允许可比较的控制特性的控制器，例如状态控制器尤其是具有观察器的状态控制器，或者模糊控制器尤其是具有扩展了积分部分和微分部分的输入通道的模糊控制器。控制器尤其具有并联连接的三个控制器部分：P部分KP；I部分KI/s，和D部分KD*s。这三个控制器部分优选配置成使得它们具有快速且同时可稳定的控制特征。控制特征是以下转换函数的结果：KPID(s)＝KP+KI/s+KDs＝KP(1+1/TNs+TVs),其中，KI＝KP/TN并且KD＝KP*TV。在本上下文中，TN表示积分时间并且限定控制器的I部分。TV是微分部分并且限定控制器的D部分的影响。KP是作为输入信号的偏离量的恒定值并且限定控制器的P部分。优选地，KP在1到10的范围内，更优选在2到5的范围内选择。进一步优选地，TN在1s至10s的范围内，更优选在2s至6s的范围内选择。进一步优选地，Tv在0.1s至2s，更优选在0.2s至1s的范围内选择。已发现，参数TN、TV和KP的上述优选组合具有与用于待被输送的不同流体以及操作参数的广泛应用的控制特征相关的惊人地好的妥协。在一个优选实施例中，用于检测流量的传感器呈质量流量传感器的形式。更优选地，质量流量传感器呈科里奥利计的形式，科里奥利计也称为科里奥利质量流量计(CMDM)。在泵组件的一个有利的研发中，隔膜泵呈双隔膜泵的形式，并且具有第二输送腔室、能以传到流体的方式与加压工作介质源连接的第二工作腔室、以及将该第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于输送粘性介质的泵组件(1)，包括：/n隔膜泵(7)，其具有输送腔室(8a,b)、能以传导流体的方式连接至加压工作介质源(115)的工作腔室(10a,b)、以及将所述工作腔室(10a,b)与所述输送腔室(8a,b)隔开的隔膜(20a,b)，/n其特征在于，在所述工作介质源(115)与所述工作腔室(10a,b)之间安装有控制阀组件(21)，所述隔膜(20a,b)能借助所述控制阀组件(21)的驱控而在所述工作腔室(10a,b)与所述输送腔室(8a,b)之间往返移动，/n其中，所述泵组件(1)具有电子控制器元件(23)，所述电子控制器元件以传导信号的方式连接至控制阀组件(21)并配置成根据从所述输送腔室(8a,b)离开的介质的流量而借助于所述控制阀组件(21)的驱控来控制工作腔室(10a,b)中的压缩空气的量，其中，所述电子控制器元件(23)具有控制特征，所述控制特征包括放大部分、积分部分和微分部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170503 EP 17169310.41.一种用于输送粘性介质的泵组件(1)，包括：
隔膜泵(7)，其具有输送腔室(8a,b)、能以传导流体的方式连接至加压工作介质源(115)的工作腔室(10a,b)、以及将所述工作腔室(10a,b)与所述输送腔室(8a,b)隔开的隔膜(20a,b)，
其特征在于，在所述工作介质源(115)与所述工作腔室(10a,b)之间安装有控制阀组件(21)，所述隔膜(20a,b)能借助所述控制阀组件(21)的驱控而在所述工作腔室(10a,b)与所述输送腔室(8a,b)之间往返移动，
其中，所述泵组件(1)具有电子控制器元件(23)，所述电子控制器元件以传导信号的方式连接至控制阀组件(21)并配置成根据从所述输送腔室(8a,b)离开的介质的流量而借助于所述控制阀组件(21)的驱控来控制工作腔室(10a,b)中的压缩空气的量，其中，所述电子控制器元件(23)具有控制特征，所述控制特征包括放大部分、积分部分和微分部分。


2.根据权利要求1所述的泵组件(1)，包括传感器(11)，所述传感器布置在输送腔室(8a,b)的下游，用于检测离开所述输送腔室(8a,b)的流量，其中，所述电子控制器元件(23)以传导信号的方式连接至所述传感器(11)并配置成识别检测到的流量与预定目标值(ws)的偏差，
-如果低于所述目标值(ws)，则驱控所述控制阀组件(21)来增大所述工作腔室(10a,b)中的压缩空气的量；以及
-如果高于所述目标值(ws)，则驱控所述控制阀组件(21)来减小所述工作腔室(10a,b)中的压缩空气的量。


3.根据权利要求1或2所述的泵组件(1)，其中，所述控制阀组件(21)具有气动地、液力地或电磁地致动的调节阀。


4.根据前述权利要求中任一项所述的泵组件(1)，
其中，所述电子控制器元件(23)选自以下列表：
-PID控制器；
-状态控制器，该状态控制器尤其具有观察器；或
-模糊控制器，所述模糊控制器尤其具有扩展了积分部分和微分部分的输入通道。


5.根据权利要求2-4中任一项所述的泵组件(1)，
其中，用于检测流量的所述传感器(11)呈质量流量传感器的形式。


6.根据前述权利要求中任一项所述的泵组件(1)，
其中，所述隔膜泵(7)呈双隔膜泵的形式，并具有第二输送腔室(8b)、能以传导流体的方式连接至加压工作介质源的第二工作腔室(10b)、以及将所述第二工作腔室(10b)与所述第二输送腔室(8b)隔开的隔膜(20b)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的泵组件(1)，
包括脉动阻尼器(9)，其布置在所述隔膜泵(7)的下游，用于平滑所述粘性介质的质量流量。


8.根据权利要求7所述的泵组件(1)，
其中，所述脉动阻尼器(9)具有最大流体体积，所述最大流体体积相当于所述隔膜泵(7)在半个输送循环中的输送量的2至4倍，优选3倍。


9.一种用于制备表面涂层组合物、尤其是用于金属表面的涂层组合物的设备(100)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·埃克斯勒，M·万尤拉，S·格特杰，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE