SE453160B

SE453160B - CIRCULATING SYSTEM FOR LIQUID FRUITS FOR USE IN A SPRAY PAINTING PLANT

Info

Publication number: SE453160B
Application number: SE8200431A
Authority: SE
Inventors: G Dixon; Z Lupa
Original assignee: Binks Bullows Ltd
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1982-01-27
Publication date: 1988-01-18
Also published as: GB2091911A; SE8200431L; GB2091911B

Description

453 160 3 nande, och denna drivs av ett drivorgan med variabel hastighet. 453 160 3, and this is driven by a variable speed drive means.

Vidare innefattar systemet organ för reglering av nämnda driv- 5 organs hastighet och sålunda för reglering av pumpens utmat- ning i enlighet med systemets färgbehov.Furthermore, the system comprises means for regulating the speed of said drive means and thus for regulating the output of the pump in accordance with the color requirements of the system.

Lämpligen innefattar systemet ett tryckkänsligt organ som åstadkommer en utsignal när färgtrycket överskrider ett förutbestämt värde som ett resultat av att behovet av färg sjunker, och nämnda utsignal utnyttjas för att initiera en sänkning av drivorganets hastighet.Suitably the system comprises a pressure sensitive means which provides an output signal when the color pressure exceeds a predetermined value as a result of the need for color decreasing, and said output signal is used to initiate a decrease of the speed of the drive means.

Lämpligen avkänner det tryckkänsliga organet färgens tryck intill pumpens utlopp.Suitably, the pressure sensitive means senses the pressure of the paint adjacent to the outlet of the pump.

I Lämpligen är drivorganet med variabel hastighet en växel- ströms-asynkronmotor med en därmed förbunden hastighetsregler- enhet, varvid nämnda enhet är manövrerbar för förändring av motorns hastighet i enlighet med systemets behov av färg.Preferably, the variable speed drive means is an AC asynchronous motor with an associated speed control unit, said unit being operable to change the speed of the motor in accordance with the system's color requirements.

Lämpligen förändrar nämnda hastighetsreglerenhet motorns hastighet genom förändring av frekvensen för växelströmsmat- ningen till motorn.Suitably, said speed control unit changes the speed of the motor by changing the frequency of the AC supply to the motor.

Bifogade ritningar illustrerar schematiskt ett färgcirku- latíonssystem i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning.The accompanying drawings schematically illustrate a paint circulation system in accordance with an embodiment of the present invention.

Av bifogade figur framgår att färgcirkulationssystemet innefattar en färglagringstank ll som innehåller flytande färg 12, en pump 13 av turbintyp vilken suger färg 12 från tanken ll med hjälp av ett matningsrör l4 och vilken utmatar färg från ett utlopp 15 och in i en rörledningsslinga 16. Slingan l6 utma- tar tillbaka till tanken ll varvid en strypning 17 är anordnad vid slingans utmatningsände.The accompanying figure shows that the paint circulation system comprises a paint storage tank 11 containing liquid paint 12, a turbine type pump 13 which sucks paint 12 from the tank 11 by means of a feed pipe 14 and which discharges paint from an outlet 15 and into a pipeline loop 16. The loop 16 discharges back to the tank 11, a choke 17 being arranged at the discharge end of the loop.

Runt slingan 16 befinner sig en serie uttagsförgreningar 18 vilka var och en representerar en förbrukarstation och vilka var och en leder till en sprutpistol eller liknande vid förbrukarstationen. Pumpen 13 drivs av en växelströms-asynkron- motor 19 som har en därmed förbunden hastighetsreglerenhet 21 som, vilket kommer att beskrivas senare, förändrar frekvensen för matningens 22 normala femtio perioder i och för förändring av motorns 19 arbetshastighet. En trycksensor 23 som är elektriskt ansluten till reglerenheten 21 är inkluderad i bl! 453 160 slingan 16 och är lämpligen placerad intill pumpens utlopp 15.Around the loop 16 are a series of outlet branches 18 which each represent a consumer station and which each lead to a spray gun or the like at the consumer station. The pump 13 is driven by an AC asynchronous motor 19 which has an associated speed control unit 21 which, as will be described later, changes the frequency of the normal fifty periods of the supply 22 in order to change the operating speed of the motor 19. A pressure sensor 23 which is electrically connected to the control unit 21 is included in e.g. 453 160 loop 16 and is conveniently located adjacent the pump outlet 15.

Kombinationen av pumpen 13 och motorn 19 är vald så att vid normal arbetshastighet för motorn 19 är pumpens 15 utmat- ning tillräcklig för att bibehålla ett lämpligt tryck i slingan 16 samtidigt med en lämplig strömningshastighet för färgen runt slingan 16, under förutsättning att varje förbru- karstation är i drift. Sålunda måste pumpen 13 ha kapacitet till att åstadkomma tillräckligt tryck och tillräcklig ström- ning för att samtidigt mata var och en av sprutpistolerna som är anslutna till slingan. Det är således uppenbart att motorns normala arbetshastighet även är den avsedda maximihastigheten för motor- och pumpkombinationen.The combination of the pump 13 and the motor 19 is selected so that at normal operating speed of the motor 19, the output of the pump 15 is sufficient to maintain a suitable pressure in the loop 16 while maintaining a suitable flow rate for the paint around the loop 16, provided that each consumption station is in operation. Thus, the pump 13 must have the capacity to provide sufficient pressure and sufficient flow to simultaneously feed each of the spray guns connected to the loop. It is thus obvious that the normal operating speed of the motor is also the intended maximum speed for the motor and pump combination.

Det bör förstås att när behovet av färg från slingan 16 progressivt minskar, som ett resultat av att ett ökande antal av förbrukarstationerna slutar att arbeta, kommer volymen för den färg som återförs från slingan till tanken ll att öka.It should be understood that as the demand for paint from the loop 16 progressively decreases, as a result of an increasing number of the consumer stations ceasing to operate, the volume of the paint returned from the loop to the tank II will increase.

Turbinpumpen är en centrifugalpump i vilken ett eller flera roterande pumphjul drivs av motorn 19 och, i samverkan med stationära ledare, utövar en centrifugal pumpverkan på färgen.The turbine pump is a centrifugal pump in which one or more rotating impellers are driven by the motor 19 and, in cooperation with stationary conductors, exert a centrifugal pumping action on the paint.

När behovet av färg från systemet progressivt minskar kommer ett läge att uppnås i vilket âterledningen från slingan 16, inkluderande strypningen 17, inte längre kan klara av den ökande strömningen av färg tillbaka till tanken ll. Sålunda kommer färg inuti pumpen 13 inte längre att kunna lämna pumpen tillräckligt snabbt, och det kommer att uppstå en benägenhet för pumpens arrangemang med roterande pumphjul och fast ledare att utföra en skärverkan snarare än en pumpverkan på färgen i pumpen. Före ett dylikt stopp kommer det dock att uppträda en tryckstegring vid pumpens utlopp och denna tryckstegring, över ett förutbestämt valt värde, kommer att ha avkänts av sensorn 23.As the demand for paint from the system progressively decreases, a position will be reached in which the return from the loop 16, including the choke 17, can no longer cope with the increasing flow of paint back to the tank 11. Thus, paint inside the pump 13 will no longer be able to leave the pump quickly enough, and there will be a tendency for the pump arrangement with rotating impellers and fixed conductors to perform a cutting action rather than a pumping action on the paint in the pump. Before such a stop, however, a pressure rise will occur at the outlet of the pump and this pressure rise, above a predetermined selected value, will have been sensed by the sensor 23.

När trycket vid pumpens 15 utlopp stiger över det förut- bestämda värdet avger sensorn 23 en signal till reglerenheten 21. Reglerenheten 21 sänker, som svar på mottagningen av sig- nalen från sensorn 23, frekvensen för den växelström som från matningen 22, med normala femtio perioder, tillförs motorn 19, varigenom motorn 19 bringas att gå med lägre hastighet. 455 160 Driftskaraktäristikorna för centrifugal (turbin) -pumpar innefattar, såsom är känt, ett driftsomrâde i vilket en sänk- ning av pumphjulets rotationshastighet förorsakar en väsentlig minskning av den volym som per tidsenhet levereras av pumpen, men med endast en relativt liten sänkning av det utmatade trycket. Under förutsättning att pumpen 13 utnyttjas inom det lämpliga driftsområdet kommer sålunda en sänkning av hastigheten att åstadkomma en sänkning av pumpens utmatning utan någon kraftig reduktion av trycket. Trycksänkningen kommer att vara tillräcklig för att sänka trycket under det förutbestämda värdet vid vilket sensorn 23 manövreras, men kommer att förbli tillräckligt högt för att garantera en effektiv drift av sprut- pistolerna vid förbrukarstationerna. Minskningen av flödet från pumpen är dock tillräckligt för att garantera att det inte uppträder någon kvarhållning av färg i pumpen, och sålunda undanröjes risken för skärverkan.When the pressure at the outlet of the pump 15 rises above the predetermined value, the sensor 23 emits a signal to the control unit 21. In response to the reception of the signal from the sensor 23, the control unit 21 lowers the frequency of the alternating current from the supply 22 by normal fifty periods, the motor 19 is supplied, thereby causing the motor 19 to run at a lower speed. The operating characteristics of centrifugal (turbine) pumps include, as is known, an operating range in which a decrease in the rotational speed of the impeller causes a significant reduction in the volume delivered by the pump per unit time, but with only a relatively small decrease in it. output pressure. Thus, provided that the pump 13 is used within the appropriate operating range, a reduction of the speed will bring about a reduction of the output of the pump without any sharp reduction of the pressure. The pressure drop will be sufficient to lower the pressure below the predetermined value at which the sensor 23 is operated, but will remain high enough to ensure efficient operation of the spray guns at the consumer stations. However, the reduction of the flow from the pump is sufficient to ensure that no retention of color occurs in the pump, and thus the risk of cutting action is eliminated.

Om behovet från systemet skulle fortsätta att sjunka nås åter en punkt vid vilken trycket överskrider det förutbestämda värdet och reglerenheten 21 komer då att verkställa en ytter- ligare reduktion av motorns hastighet.If the demand from the system should continue to fall, a point is reached again at which the pressure exceeds the predetermined value and the control unit 21 will then effect a further reduction of the engine speed.

Man kan uppnå en situation där ingen förbrukarstation är i drift och där sålunda systemets behov är noll. En dylik situation kan uppkomma när det uppträder ett avbrott i arbetet av något skäl, exempelvis vid en veckohelg eller vid lunch- raster och liknande. Under dylika omständigheter är det lämp- ligt att bibehålla färgcirkulationssystemet operativt men eftersom det inte föreligger något behov från systemet är den flödeshastighet som krävs för att undvika skärning mycket låg och eftersom systemet i själva verket befinner sig i ett stopp- tillstånd finns det ingen anledning för driftstrycket att bi- behållas i slingan 16. Under dylika omständigheter kan motorns hastighet sänkas till en mycket låg nivå, varigenom utmatnings- flödet och utmatningstrycket är låga och motorns effektförbruk- ning även är extremt låg. Sålunda kan ett mycket ekonomiskt "tomgângs"-tillstånd upprättas. växlingen från ett driftstillstând med lågt flöde och högt tryck till ett tomgångstillstånd med lågt flöde och lågt 453 160 tryck kan om så önskas verkställas på manuell väg snarare än på automatisk väg. Förändringen i strömningshastighet mellan dessa två tillstånd är relativt liten men förändringen av trycket och motorns effektförbrukning är mycket betydelsefull.A situation can be achieved where no consumer station is in operation and thus the needs of the system are zero. Such a situation can arise when there is a break in work for any reason, for example during a weekend or during lunch breaks and the like. In such circumstances, it is convenient to maintain the paint circulation system operatively, but since there is no need from the system, the flow rate required to avoid cutting is very low and since the system is in fact in a stop state, there is no reason for operating pressure to be maintained in the loop 16. In such circumstances, the engine speed can be reduced to a very low level, whereby the discharge flow and the discharge pressure are low and the engine power consumption is also extremely low. Thus, a very economical "idle" state can be established. The change from a low flow, high pressure operating state to a low flow, low pressure idle state can, if desired, be performed manually rather than automatically. The change in flow rate between these two states is relatively small, but the change in pressure and engine power consumption is very significant.

Det bör förstås att om behovet skulle öka, som ett resul- tat av att flera förbrukarstationer tas i drift, inom det normala arbetsområdet, dvs medan strömningen varieras men trycket bibehålles relativt högt, så kommer trycket i slingan 16 att sjunka som ett resultat av ökningen av behovet. När trycket faller under ett ytterligare förutbestämt värde kommer signalen som av sensorn 23 läggs pâ reglerenheten 21 att bringa reglerenheten 21 att öka frekvensen för växelströmsmat- ningen till motorn 19 och sålunda öka motorns 19 hastighet.It should be understood that if the need should increase, as a result of several consumer stations being put into operation, within the normal operating range, i.e. while the flow is varied but the pressure is maintained relatively high, the pressure in the loop 16 will decrease as a result of the increase. of need. When the pressure falls below a further predetermined value, the signal applied by the sensor 23 to the control unit 21 will cause the control unit 21 to increase the frequency of the alternating current supply to the motor 19 and thus increase the speed of the motor 19.

Reglerenheten 2l kommer att åstadkomma förändringar av motorns 19 hastighet på ett stegvis sätt, dvs motorn kommer alltid att arbeta vid en av ett antal förutbestämda hastigheter.The control unit 21 will effect changes in the speed of the motor 19 in a stepwise manner, i.e. the motor will always operate at one of a number of predetermined speeds.

Reglerenheten 21 kan innefatta mikroprocessor-reglerteknologi varigenom reglerenhetens 21 parametrar för varje förutbestämd hastighet för motorn 19 är lagrade och väljs i följd antingen vid ökning av hastigheten eller minskning av hastigheten beroende på det slag av signal som erhålles från sensorn 23.The control unit 21 may comprise microprocessor control technology whereby the parameters of the control unit 21 for each predetermined speed of the motor 19 are stored and selected in succession either by increasing the speed or decreasing the speed depending on the type of signal obtained from the sensor 23.

Om en signal för lågt tryck mottages kommer den nästkommande högre hastigheten att väljas och på liknande sätt kommer näst- kommande lägre hastighet att väljas om en signal för högt tryck mottages.If a low pressure signal is received, the next higher speed will be selected and similarly, the next lower speed will be selected if a high pressure signal is received.

I ett exempel av arrangemanget som visas i figuren är pumpen en Worthington-Simpson-flerstegsturbinpump känd under kodnumret 8WMVl6 och vid användning av en dylik pump har man funnit att när motorn driver pumphjulet med 2900 varv/minut kan pumpen leverera 5,3 kubikmeter av en förutbestämd färg per timme vid ett tryck vid pumpens utlopp motsvarande en tryck- höjd av ll2 meter vatten. Genom att sänka pumpens hastighet till 2320 varv/minut kan pumpens utmatning reduceras till ett flöde av 1,2 kubikmeter per timme och utmatningstrycket kommer endast att reduceras till en tryckhöjd av 94 meter vatten. Det blir sålunda en mycket väsentlig minskning av flödet samtidigt med en endast relativt minimal sänkning av trycket. Trycket är 453 160 fortfarande tillräckligt för att driva sprutpistoler som är anslutna till slingan vid förbrukarstationerna, men strömnings- hastigheten är tillräckligt låg för att slingan skall kunna klara av hela flödet utan att färg kvarblir i pumpen. Motorns effektbehov när den driver pumpen inom ovanstående område varierar från 3,8 kW vid 2320 varv/minut till 7 kW vid 2900 varv/minut. Genom att minska hastigheten från 2320 varv/minut och ner till 1200 varv/minut blir dock utmatningsflödet från pumpen så gott som oförändrat, men utmatningstrycket sjunker till en tryckhöjd av approximativt 22 meter vatten. Effektför- brukningen sjunker också väsentligt ner till ca 0,5 kW och vid tomgångstillståndet sker sålunda en avsevärd effektbesparing.In an example of the arrangement shown in the figure, the pump is a Worthington-Simpson multi-stage turbine pump known under the code number 8WMV16 and when using such a pump it has been found that when the motor drives the impeller at 2900 rpm the pump can deliver 5.3 cubic meters of a predetermined color per hour at a pressure at the pump outlet corresponding to a pressure height of ll2 meters of water. By lowering the pump speed to 2320 rpm, the pump output can be reduced to a flow of 1.2 cubic meters per hour and the discharge pressure will only be reduced to a pressure altitude of 94 meters water. There is thus a very significant reduction in the flow at the same time as only a relatively minimal reduction in the pressure. The pressure is 453 160 still sufficient to drive spray guns connected to the loop at the consumer stations, but the flow rate is low enough for the loop to be able to handle the entire flow without color remaining in the pump. The power requirement of the motor when operating the pump in the above range varies from 3.8 kW at 2320 rpm to 7 kW at 2900 rpm. By reducing the speed from 2320 rpm and down to 1200 rpm, however, the discharge flow from the pump is virtually unchanged, but the discharge pressure drops to a pressure altitude of approximately 22 meters of water. The power consumption also drops significantly to about 0.5 kW and at the idle state there is thus a considerable power saving.

Det bör förstås att även om det är lämpligt att använda en växelströmsasynkronmotor med en hastighetsreglerenhet för att driva pumpen är det även möjligt med andra drivaggregat med variabel hastighet. Exempelvis skulle det vara möjligt att driva pumpen med hjälp av en hydraulmotor, varvid motorns hastighet kontrolleras i beroende av systemets behov av färg på ett sådant sätt att en skärverkan på färgen som härrör från ett stopp-tillstånd kan undvikas. Även om en stegvis hastig- hetsreglering är anordnad i ovanstående exempel bör det vidare förstås att om så önskas kan en kontinuerlig, steglös justering av pumpens hastighet (över ett förutbestämt område) utnyttjas.It should be understood that although it is convenient to use an AC synchronous motor with a speed control unit to drive the pump, it is also possible with other variable speed drives. For example, it would be possible to drive the pump by means of a hydraulic motor, the speed of the motor being controlled depending on the system's need for paint in such a way that a cutting effect on the paint resulting from a stop condition can be avoided. Although a stepwise speed control is provided in the above example, it should be further understood that if desired, a continuous, stepless adjustment of the pump speed (over a predetermined range) can be used.

En skärverkan på färgen är av nackdel både vad gäller att färgens temperatur höjs och vad gäller nedbrytningen av pigment och andra inneslutningar i färgen. Pigmenten utsätts i själva verket för en slipverkan och när färgen är en metallic-lack kan de flingliknande inneslutningarna snabbt nedbrytas av skär- verkan i pumpen, och detta i en sådan utsträckning att metallic- effekten går förlorad.A cutting effect on the paint is disadvantageous both in terms of raising the temperature of the paint and in terms of the breakdown of pigments and other inclusions in the paint. The pigments are in fact subjected to an abrasive action and when the paint is a metallic lacquer, the flake-like inclusions can be quickly degraded by the cutting action in the pump, and to such an extent that the metallic effect is lost.

Det cirkulationssystem som visas i figuren är förenklat och ett mer praktiskt systankannwcket väl innefatta filter och en övertrycksventil. Vidare representerar uttagsförgre- ningarna 18 som visas i figuren en "död" längd när deras respektive sprutpistol inte är i drift. I vissa avseenden är detta inte önskvärt och det kan utbytas mot ett system i vilket varje sprutpistol har en matningsledning och en retur- I), ”x 0,2» 453 160 ledning ansluten till respektive delar av slingan. I ett dylikt arrangemang strömmar färg som inte utmatats genom sprutpistolen tillbaka från pistolen utmed returledningen och tillbaka till slingans 16 återledningsdel. Vidare bör det förstås att vissa uttag från slingan 16, istället för att direkt mata sprutpistoler kan utgöra anslutningar till sekun- dära slingor med egna uttagsförgreningar som matar sprutpisto- ler.The circulation system shown in the figure is simplified and a more practical system can well include filters and a pressure relief valve. Furthermore, the outlet branches 18 shown in the figure represent a "dead" length when their respective spray gun is not in operation. In some respects this is not desirable and it can be exchanged for a system in which each spray gun has a supply line and a return line connected to the respective parts of the loop. In such an arrangement, paint not discharged through the spray gun flows back from the gun along the return line and back to the return portion of the loop 16. Furthermore, it should be understood that certain outlets from the loop 16, instead of directly feeding spray guns, can form connections to secondary loops with their own outlet branches which feed spray guns.

Claims

453 160 PATENT REQUIREMENTS

A liquid paint circulation system for use in a spray painting plant, the paint circulation system being of the type in which a pump (13) drives liquid paint (12) from a storage tank (II) around a pipeline loop (16) and back to the tank (II), and the loop (16) has outlet points (18) where it passes through each consumer station, whereby paint is delivered from the loop (16) to a spray gun or the like at the consumer station, if necessary, characterized in that the pump (13) is a turbine pump or the like and is driven by a variable speed drive means (19), and in that the system further comprises control means (21, 23) for controlling the speed of the drive means (19), and thus for controlling the output of the pump (13). , according to the color requirements of the system.

System according to claim 1, characterized in that a pressure-sensitive means (23) is provided which emits an output signal when the color pressure exceeds a predetermined value as a result of the need for color decreasing and of said output signal being used to initiate a decrease in the speed of the drive means (19).

System according to claim 2, characterized in that the pressure-sensitive means (23) senses the ink pressure next to the pump outlet (15).

System according to any one of the preceding claims, characterized in that said variable speed drive means is an AC synchronous motor (19) with an associated speed control unit (21) and in that the unit (21) is operable to change the speed of the motor in in accordance with the color requirements of the system.

System according to claim 4, characterized in that said speed control unit (21) changes the speed of the motor 453 160 by changing the frequency of the alternating current supply to the motor.

System according to one or more of the preceding claims, characterized in that it has an idle state in which the pressure and volume of the pump outlet and the power consumption of the pump are low, the discharge pressure being too low to drive spray guns at the consumer stations but being sufficient. to circulate color around the loop (16).