und Verfahren zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungsmitteln, sowie

Verwendung einer Pumpenanordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung zum Fördern viskoser Medien, mit einer Membranpumpe mit einer Förderkammer, einer mit einer Quelle eines druckbeaufschlagten Arbeitsmediums fluidleitend verbindbaren Arbeitskammer, und einer die Arbeitskammer von der Förderkammer trennenden Membran.

Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Vorrichtung zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungsmitteln, insbesondere von Beschichtungsmitteln für metallische und Kunststoff-Oberflächen, mit einer Fördermedienquelle eines viskosen Mediums, welches zu dispergierende Bestandteile enthält, einer fluidleitend mit der Fördermedienquelle verbundenen Dispergiereinrichtung zum Erzeugen einer Dispersion aus dem viskosen Medium, und einer mit der Fördermedienquelle und der Dispergiereinrichtung fluidleitend verbundenen Pumpenanordnung zum Fördern des viskosen Mediums von der Fördermedienquelle zu der Dispergiereinrichtung.

Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenbeschichtungsmittels, insbesondere eines Beschichtungsmittels für metallische umd Kunststoff-Oberflächen, umfassend die Schritte: Fördern eines viskosen Mediums, welches zu dispergierende Bestandteile enthält, aus einer Fördermedienquelle zu einer Dispergiereinrichtung, und Erzeugen einer Dispersion aus dem viskosen Medium mittels der Dispergiereinrichtung. I 170062 I I

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Pumpenanordnung zum Zuführen eines viskosen Mediums, welches zu dispergierende Bestandteile enthält, zu einer Dispergiereinrichtung.

Pumpenanordnungen der eingangs bezeichneten Art werden zum Fördern verschiedenster Medien verwendet, erfindungsgemäß insbesondere zum Fördern viskoser Medien mit zu dispergierenden Bestandteilen. Unter viskosen Medien werden erfindungsgemäß insbesondere Flüssigkeiten, fließfähige Suspensionen und Dispersionen verstanden. Das Funktionsprinzip dieser Pumpenanordnungen basiert darauf, dass in der Arbeitskammer wiederkehrend ein Druck aufgebaut und abgebaut wird, der eine Bewegung der Membran verursacht. In einem Abschnitt des Bewegungszyklus dieser Membran wird viskoses Medium in die Förderkammer eingesogen, und in einem weiteren Abschnitt wird bei einer gegenläufigen Bewegung der Membran das viskose Medium aus der Förderkammer ausgetrieben.

Pumpenanordnungen der eingangs bezeichneten Art sind in besonderem Maße dafür geeignet, Medien zu fördern, die stark kontaminationsgefährdet oder -gefährdend sind, deren Austritt aus der Pumpenanordnung also vermieden werden soll, oder bei denen Eintritt von Fremdmaterie ins Medium verhindert werden soll. Ein Wesenszug des Förderprinzips ist es aber, dass der von den Pumpenanordnungen geförderte Massenstrom, der auf ein Verdrängen mittels der Membran aufbaut, abhängig vom Gegendruck ist, den das viskose Medium selbst der Bewegung der Membran in der Förderkammer entgegensetzt. Je höher der Gegendruck bzw. die Viskosität des viskosen Mediums in der Förderkammer und stromabwärts davon ist, desto geringer ist im Normalfall der Durchsatz durch die Membranpumpe.

Die Vermeidung von Kontamination wird insbesondere für Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungsmitteln der eingangs bezeichneten Art angestrebt. Unter Oberflächenbeschichtungsmitteln werden insbesondere Lacke, beispielsweise Fahrzeug- und Autoreparaturlacke, Bautenanstrichmittel und dergleichen verstanden, sogenannte Coatings-Produkte. Diese basieren auf Materialdispersionen, sind zumeist Lösungsmittel- oder wasserbasiert weisen mitunter dispergierte Additive auf. Unter solchen dispergierten Bestandteilen werden insbesondere Bindemittel, Pigmente und sonstige Additive, z.B. Verdickungsmittel und Füllstoffe, verstanden.

Vorrichtungen und Verfahren der eingangs bezeichneten Art werden insbesondere zur Herstellung von Lacken im Batchbetrieb betrieben und somit häufig An- und Abfahrvorgängen unterzogen. Diese Art der Anlagenbelastung führt zu einer zumindest 170062 abstrakten Gefahr, dass Brennstoffe oder Gase, beispielsweise Sauerstoff, in den Förderstrom des viskosen Mediums eindringen können. Besondere Herausforderungen ergeben sich demzufolge auch in Bereichen, wo die Vorrichtungen und Verfahren den Anforderungen des Explosionsschutzes genügen müssen. Im Stand der Technik wurden zur Herstellung der vorbezeichneten Oberflächenbeschichtungsmittel, insbesondere Lacke, in der Pumpenanordnung bislang vorrangig Zahnradpumpen, d.h. Innen- und Außenzahnradpumpen eingesetzt. Diese Pumpensind dazu ausgebildet, konstante Massenströme zu fördern. Da sie konstruktionsbedingt keine Gasphase in nachfolgend angeordnete Aggregate fördern können, soll durch sie gewährleistet werden, dass beispielsweise die Dispergiereinrichtung, die der Pumpenanordnung nachgeschaltet ist, im Betrieb permanent vollständig gefüllt werden kann und vor Trockenlaufen geschützt ist.

Die Verfügbarkeit solcher Pumpen am Markt und der in der Praxis hohe Wartungsaufwand werden bei diesen Pumpen als nachteilig empfunden. Davon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanordnung anzugeben, welche die vorstehend angeführten Nachteile möglichst weitgehend überwindet. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanordnung anzugeben, welche wartungsarm und kontaminationssicher ist, und gleichzeitig in Vorrichtungen und Verfahren der eingangs bezeichneten Art eingesetzt werden kann. Somit lag der Erfindung insbesondere auch die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit der Verbesserung der eingangs bezeichneten Vorrichtungen und Verfahren anzugeben.

Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe in einem ersten Aspekt, indem zwischen der Arbeitsmedienquelle und der Arbeitskammer eine Regelventilanordnung montiert ist, und die Membran mittels Ansteuerung der Regelventilanordnung zwischen der Arbeitskammer und der Förderkammer hin- und her bewegbar ist, wobei die Pumpenanordnung ein signalleitend mit der Regelventilanordnung verbundenes elektronisches Reglerglied aufweist, das dazu eingerichtet ist, die Druckluftmenge in der Arbeitskammer mittels Ansteuerung der Regelventilanordnung in Abhängigkeit der Durchflussmenge des aus der Förderkammer austretenden Mediums zu regeln. Vorzugsweise weist das elektronische Regelglied ein Regelverhalten auf, das einen verstärkenden Anteil, einen zeitlich integrierten Anteil und einen differenzierten Anteil aufweist. 170062

Die Erfindung beruht auf dem Ansatz, dass mittels einer gezielten Druckluftmengenregelung des Arbeitsmediums zum Antrieb der Membran die konstruktionsbedingten Nachteile von Membranpumpen ausgeglichen werden können, sodass die geregelte Membranpumpe in der Lage ist, einen im wesentlichen konstanten Massenstrom zu fördern, und insbesondere Massenstromschwankungen infolge geänderter Viskositäten beziehungsweise eines geänderten Gegendrucks des geförderten Mediums auszugleichen. Je höher die Viskosität beziehungsweise der Gegendruck des Fördermediums in der Förderkammer und stromabwärts davon ist, desto höher kann mittels der Regelventilanordnung die Druckluftmenge in der Arbeitskammer geregelt werden, um ein Absinken des Massenstroms zu verhindern. Dadurch, dass dem Absinken des Massenstroms entgegengewirkt wird, können die erfindungsgemäßen Pumpenanordnungen auch an Vorrichtungen zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungsmitteln eingesetzt werden, die Dispergiereinrichtungen aufweisen und in den Dispergiereinrichtungen eng definierte Verweilzeiten erfordern. So können auch Produktschädigungen vermieden werden, da die Verweilzeiten aufgrund der Regelungseingriffe stets eingehalten werden können. Zugleich ist die erfindungsgemäße Pumpenanordnung auch für kontaminationsgefährdete oder -gefährdende Umgebungen einsetzbar.

Die Erfindung wird vorteilhaft weitergebildet, indem stromabwärts der Förderkammer ein Sensor zur Erfassung der aus der Förderkammer austretenden Durchflussmenge angeordnet ist, wobei das elektronische Reglerglied signalleitend mit dem Sensor verbunden und dazu eingerichtet ist, eine Abweichung der erfassten Durchflussmenge von einem vorbestimmten Sollwert zu erkennen, und bei Unterschreitung des Sollwertes die Regelventilanordnung zur Erhöhung der Druckluftmenge in der Arbeitskammer anzusteuern, sowie bei Überschreitung des Sollwertes die Regelventilanordnung zur Minderung der Druckluftmenge in der Arbeitskammer anzusteuern.

Das elektronische Reglerglied weist vorzugsweise einen oder mehrere Prozessoren, Datenspeicher und Datenschnittstellen auf, sowie Programmmittel, die zum Ausführen der vorgeschriebenen Druckluftmengenregelung ausgestaltet sind. Das elektronische Reglerglied kann als separate bauliche Einheit ausgeführt sein, oder am Druckluftmengenregler oder am Sensor angeordnet beziehungsweise darin integriert sein.

Vorzugsweise weist die Regelventilanordnung ein pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigtes Stellventil auf. 170062

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das elektronische Reglerglied einen PID-Regler, oder einen Regler, der ein vergleichbares Regelverhalten erlaubt, wie beispielsweise einen Zustandsregler, insbesondere mit Beobachter, oder einen Fuzzy- Regler, wobei jener insbesondere um einen integralen Anteil und einen differenzierenden Anteil erweitert Eingangskanäle aufweist.

Der Regler weist insbesondere drei parallel geschaltete Regleranteile auf: einen P-Anteil Kp; einen I-Anteil Ki / s, sowie einen D-Anteil KD * s. Diese drei Regleranteile sind vorzugsweise so konfiguriert, dass sie ein zügiges und zugleich stabiles Regelverhalten aufweisen. Das Regelverhalten ergibt sich aus folgender Übertragungsfunktion: KPID (s) = Kp + Ki / s + KD s = Kp (1 + 1/TN S + TV S),

mit

Hierin steht TN für die Integralzeit und definiert den I-Anteil des Reglers. Tv ist die Differentialzeit und definiert den Einfluss des D-Anteils des Reglers. Kp ist eine Wertkonstante als Offset des Eingangssignals und definiert den P-Anteil des Reglers.

Vorzugsweise ist Kp im Bereich von 1 bis 10 ausgewählt, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 5.

Weiter vorzugsweise ist TN im Bereich von 1 s bis 10s ausgewählt, besonderes bevorzugt im Bereich von 2s bis 6s.

Weiter vorzugsweise ist Tv im Bereich von 0,1s bis 2s ausgewählt, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2s bis 1 s.

Es hat sich herausgestellt, dass die vorstehenden bevorzugten Parameterkombinationen für TN, TV und Kp zusammen einen überraschend guten Kompromiss hinsichtlich des Reglerverhaltens für einen sehr breiten Anwendungsbereich unterschiedlicher zu fördernder Fluide und Betriebsgrößen aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor zur Erfassung der Durchflussmenge als Massenstromsensor ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Massenstromsensor als Coriolis-Messaufnehmer ausgebildet, auch bezeichnet als Coriolis- Massendurchflussmesser (CMDM). I 170062 I I

Die Pumpenanordnung wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die Membranpumpe als Doppelmembranpumpe ausgebildet ist, und eine zweite Förderkammer, eine mit der Quelle des druckbeaufschlagten Arbeitsmediums fluidleitend verbindbare zweite Arbeitskammer, und eine die zweite Arbeitskammer von der zweiten Förderkammer trennende Membran aufweist. Vorzugsweise werden die erste und zweite Membran gegenläufig angesteuert, sodass zu dem Zeitpunkt, wenn in die erste Arbeitskammer Fördermedium eingesogen wird, aus der zweiten Arbeitskammer Fördermedium ausgestoßen wird, und umgekehrt.

Vorzugsweise wird stromabwärts der Membranpumpe ein Pulsationsdämpfer zum Glätten des Massenstroms des viskosen Mediums angeordnet. Der Pulsationsdämpfer ist vorzugsweise stromaufwärts des Sensors zur Erfassung der Durchflussmenge angeordnet. In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Pulsationsdämpfer im Verhältnis zum Fördervolumen der Membranpumpe groß dimensioniert. Besonders bevorzugt weist der Pulsationsdämpfer ein maximales Fluidvolumen auf, das dem zweifachen bis vierfachen, insbesondere dem dreifachen, der Austragsmenge der Membranpumpe über einen halben Förderzyklus entspricht. Durch eine derartige Überdimensionierung des Pulsationsdämpfers werden die prinzipbedingten Massenstromschwankungen der Membranpumpe so gut wie vollständig ausgeglichen. Gemeinsam mit der Positionierung des Pulsationsdämpfers stromaufwärts des Sensors zur Erfassung der Durchflussmenge führt dies zu einem sehr stabilen und gut kontrollierten Regelverhalten der Pumpenanordnung.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand der Pumpenanordnung selbst beschrieben. Die Erfindung löst die vorstehend angegebene Aufgabe gemäß einem weiteren Aspekt zudem bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art, indem die Vorrichtung eine Pumpenanordnung nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen aufweist. Die Erfindung schlägt also eine Vorrichtung zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungsmitteln, insbesondere von Beschichtungsmitteln für metallische Oberflächen vor, welche eine Fördermedienquelle eines viskosen Mediums aufweist, welches zu dispergierende Bestandteile enthält, eine fluidleitend mit der Fördermedienquelle Dispergiereinrichtung zum Erzeugen einer Dispersion aus dem viskosem Medium, vorzugsweise einer Rührwerksmühle, und einer mit der Fördermedienquelle und der Dispergiereinrichtung fluidleitend verbundene Pumpenanordnung zum Fördern des viskosen Mediums von der Fördermedienquelle zur Dispergiereinrichtung, wobei die Pumpenanordnung eine Membranpumpe mit einer Förderkammer aufweist, eine mit einer Quelle eines druckbeaufschlagten Arbeitsmediums fluidleitend verbindbare Arbeitskammer, und eine die Arbeitskammer von der I 170062 I I

Förderkammer trennende Membran, wobei zwischen der Arbeitsmedienquelle und der Arbeitskammer eine Regelventilanordnung montiert ist, und die Membran mittels Ansteuerung der Regelventilanordnung zwischen der Arbeitskammer und der Förderkammer hin- und herbewegbar ist, wobei die Pumpenanordnung ein signalleitend mit der Regelventilanordnung verbundenes elektronisches Reglerglied aufweist, das dazu eingerichtet ist, die Druckluftmenge in der Arbeitskammer mittels Ansteuerung der Regelventilanordnung in Abhängigkeit der Durchflussmenge des aus der Förderkammer austretenden Mediums zu regeln, wobei vorzugsweise das elektronische Reglerglied ein Regelverhalten aufweist, das einen Verstärkungsanteil, einen integrierenden Anteil, und einen differenzierenden Anteil aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht sich die Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Pumpenanordnung zu eigen. Es wird diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Beschichtungsmittel für metallische und Kunststoff-Oberflächen, wie insbesondere Fahrzeug- und Autoreparaturlacke, Bauanstrichmittel und andere Lacke wirtschaftlich und zugleich sicher hergestellt werden. Insbesondere wird das Vorurteil überwunden, dass eine Membranpumpe nicht zum Zuführen viskoser Medien zu einer Dispergiereinrichtung wie beispielsweise einer Rührwerksmühle geeignet sei.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenbeschichtungsmittels, insbesondere eines Beschichtungsmittels für metallische Oberflächen wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren löst die eingangs bezeichnete Aufgabe mit den Schritten: Fördern eines viskosen Mediums, welches zu dispergierende Bestandteile enthält, aus einer Fördermedienquelle zu einer Dispergiereinrichtung, vorzugsweise einer Rührwerksmühle, und Erzeugen einer Dispersion aus dem viskosen Medium mittels der Dispergiereinrichtung, wobei der Schritt des Förderns des viskosen Mediums umfasst: Fördern des viskosen Mediums mittels einer Membranpumpe, die eine Förderkammer für das viskose Medium und eine Arbeitskammer zum Bewegen einer Membran aufweist, mit welcher das viskose Medium durch die Förderkammer hindurch gefördert wird, Erfassen eines Massenstroms des aus der Förderkammer austretenden viskosen Mediums, und Regeln der Druckluftmenge in der Arbeitskammer in der Abhängigkeit des erfassten Massenstroms. Das Verfahren wird insbesondere ausgeübt mittels einer Pumpenanordnung beziehungsweise einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Auch das Verfahren macht sich die Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Aspekte zu eigen, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. 170062

Das Verfahren wird ferner vorteilhaft weitergebildet durch die Schritte: Erkennen einer Abweichung der erfassten Durchflussmenge von einem vorbestimmten Sollwert, Erhöhen der Druckluftmenge in der Arbeitskammer bei Unterschreitung des Sollwertes, und Mindern der Druckluftmenge in der Arbeitskammer bei Überschreitung des Sollwerts. Weiter vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt: Glätten des Massenstroms des viskosen Mediums stromabwärts der Membran, und vorzugsweise stromaufwärts eines zur Erfassung der Durchflussmenge verwendeten Sensors.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Pumpenanordnung. Erfindungsgemäß wird eine Pumpenanordnung zum Zuführen eines viskosen Mediums verwendet, welches zu dispergierende Bestandteile enthält, zu einer Dispergiereinnchtung, vorzugsweise einer Rührwerksmühle, wobei die Pumpenanordnung nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist.

Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung einer Membranpumpe, insbesondere in einer Pumpenanordnung zum Zuführen eines viskosen Mediums, welches zu dispergierende Bestandteile enthält, zu einer Dispergiereinnchtung, vorzugsweise einer Rührwerksmühle, zum Zwecke der Herstellung eines Oberflächenbeschichtungsmittels wie weiter oben beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Hierbei zeigt Figur 1 ein R&l-Fließbild einer Pumpenanordnung und Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Membranpumpe für die

Pumpenanordnung gemäß Figur 1.

Figur 1 stellt den schematischen Aufbau einer Pumpenanordnung 1 dar. Die Pumpenanordnung 1 weist einen ersten Anschluss 2 auf, über den die Pumpenanordnung 1 mit einem zu fördernden viskosen Medium, insbesondere mit zu dispergierenden Bestandteilen, versorgt wird. Die Pumpenanordnung 1 weist ferner eine Membranpumpe 7 auf, mittels derer das viskose Medium vom ersten Anschluss 2 angesaugt und weiter gefördert wird. Hierzu weist die Membranpumpe 7 in allgemein bekannter Art eine (in Figur 2 näher dargestellte) Förderkammer sowie eine Arbeitskammer auf, wobei die Förderkammer und die Arbeitskammer mittels einer Membran voneinander getrennt sind. 170062

Solche Membranpumpen sind beispielsweise beschrieben in „Leckfreie Pumpen, Verdichtung und Vakuumpumpen", Gerhard Vetter (Hrsg.) - Essen, Vulkanverlag, 1998 (ISBN: 3-827-2185-3). Vorzugsweise ist die Membranpumpe als Doppelmembranpumpe ausgebildet. Die Arbeitskammer der Membranpumpe 7 ist fluidleitend mit einem zweiten Anschluss 4 der Pumpenanordnung 1 verbunden und wird über den zweiten Anschluss 4 mit einem druckbeaufschlagten Arbeitsmedium, beispielsweise Druckluft, versorgt. Vorzugsweise wird von Seiten der Arbeitsmedienversorgung bereits vorgesteuert ein oszillierender Druck in den zweiten Anschluss 4 eingegeben. Alternativ wird die Druckoszillation unmittelbar an der Membranpumpe gesteuert. Die Membran in der Membranpumpe 7 wird zwischen der Förderkammer und der Arbeitskammer hin- und her bewegt, um ein Einsaugen in die Förderkammer und ein Weiterfördern des viskosen Mediums aus der Förderkammer zu erzielen.

Stromabwärts der Membranpumpe 7 ist ein Pulsationsdämpfer 9 angeordnet, der dazu eingerichtet ist, den aus der Förderkammer der Membranpumpe 7 austretenden Massenstrom des viskosen Mediums zu glätten. Hierbei ist vorzugsweise das maximale Fluidvolumen des Pulsationsdämpfers 9 größer als das Fördervolumen der Membranpumpe 7 über einen halben Förderzyklus, vorzugsweise zwei bis 4 Mal so groß, besonders bevorzugt dreimal so groß. Der Pulsationsdämpfer 9 ist mittels eines Verteilers 19 ebenfalls fluidleitend mit dem zweiten Anschluss 4 verbunden.

Stromabwärts des Pulsationsdämpfers ist ein Sensor 1 1 zur Erfassung der Durchflussmenge des aus der Membranpumpe 7 austretenden viskosen Mediums vorgesehen. Der Sensor 1 1 ist vorzugsweise als Massenstrommesser, besonders bevorzugt als Coriolis-Massenstromsensor ausgebildet.

Stromabwärts des Sensors 1 1 ist vorzugsweise ein Druckmessaufnehmer 13 angeordnet, um eine manuelle Inspektion des Förderdrucks zu ermöglichen. Stromabwärts davon ist ein dritter Anschluss 6 vorgesehen, über welchen das viskose Medium aus der Pumpenanordnung 1 abgegeben wird. Zwischen den zweiten Anschluss 4 und die Membranpumpe 7 beziehungsweise den Verteiler 19 ist eine Regelventilanordnung 21 , vorzugsweise mit einem KV-Wert = 1 , zwischengeschaltet. Die Pumpenanordnung 1 weist ferner ein elektronisches Reglerglied I 170062 I I

23 auf, welches einen Regler, vorzugsweise einen PID-Regler oder anderen Reglertyp mit ähnlichem Regelverhalten, aufweist, mittels dessen der maximale Druck des Arbeitsmittels in der Membranpumpe 7 in Abhängigkeit der Durchflussmenge des aus der Membranpumpe 7 austretenden viskosen Mediums geregelt wird. Das Regelverhalten des elektronischen Reglergliedes umfasst besonders bevorzugt einen verstärkenden Anteil, einen integrierenden Anteil, und einen differenzierenden Anteil. Hierzu ist das elektronische Reglerglied 23 signalleitend sowohl mit der Regelventilanordnung 21 als auch mit dem Sensor 1 1 zur Erfassung der Durchflussmenge verbunden. Zusätzlich weist das elektronische Reglerglied 23 eine Datenschnittstelle auf, mittels derer ein vorbestimmter Sollwert w _s eingegeben werden kann, der der Regelung als Referenzgrüße zugrunde zu legen ist. Der Sensor 1 1 liefert dem elektronischen Reglerglied 23 eine Ist- Größe Wi. Der in dem elektronischen Reglerglied 23 vorgesehene Regler erfasst eine Abweichung von wi relativ zum Sollwert ws. Ist w, < w _s , regelt das elektronische Reglerglied 23 die Regelventilanordnung 21 derart, dass die Druckluftmenge in der Arbeitskammer der Membranpumpe 7 erhöht wird. Ist w, > w _s , regelt das elektronische Reglerglied 23 die Ventilanordnung 21 derart, dass die Druckluftmenge in der Arbeitskammer der Membranpumpe 7 verringert wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Regler ein PID-Regler verwendet mit einer Wertkonstante Kp = 3 für den P-Anteil des Reglers, einer Integralzeit TN = 4s für den I-Anteil des Reglers, sowie einer Differenzialzeit Tv = 0,5s für den D-Anteil des Reglers. Alternativ zu einem klassischen PID-Regler können erfindungsgemäß aber auch andere Reglertypen eingesetzt werden, die das vorstehend beschriebene Regelverhalten nachbilden. Beispielsweise könnte anstelle eines PID- Reglers ein Zustandsregler verwendet werden, der auf Grundlage mathematischer Modelle ein entsprechendes Regelverhalten erzeugt. Die grundsätzliche Funktionsweise der Membranpumpe 7 ist in Figur 2 dargestellt. Die Membranpumpe 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Doppelmembranpumpe und weist eine erste Förderkammer 8a sowie eine zweite Förderkammer 8b auf. Ferner weist die Membranpumpe 7 eine erste Arbeitskammer 10a auf, die von der ersten Förderkammer 8a mittels einer ersten Membran 20a getrennt ist. Die Membranpumpe 7 weist ferner eine zweite Arbeitskammer 10b auf, die von der zweiten Förderkammer 8b mittels einer zweiten Membran 20b getrennt ist. Die erste und zweite Membran 20a, b sind mittels einer Pleuelstange 12 mechanisch verbunden und werden somit derart bewegt, dass eine Bewegung der ersten Membran 20a in die Förderkammer 8a hinein einhergeht mit einer Bewegung der zweiten Membran 20b aus der Förderkammer 8b hinaus. Dadurch wird eine Volumenvergrößerung beziehungsweise Volumenverkleinerung der jeweiligen Kammern erzeugt. Eine Volumenvergrößerung der Förderkammer geht einher mit einer simultanen Volumenverkleinerung der benachbarten Arbeitskammer und umgekehrt. 170062

Die Arbeitskammern sind fluidleitend mit einer Steuerkammer 14 verbunden, die ihrerseits (auf nicht dargestellte Weise) fluidleitend mit dem zweiten Anschluss 4 der Pumpenanordnung in Verbindung steht und von diesem mit druckbeaufschlagter Luft versorgt wird. Ein Steuerelement 16 stellt abwechselnd eine fluidleitende Verbindung zwischen der ersten Arbeitskammer 10a und der Steuerkammer 14, oder zwischen der zweiten Arbeitskammer 10b und der Steuerkammer 14 her, während die jeweils andere Arbeitskammer von der Steuerkammer 14 getrennt wird. In dem Zustand, in dem die Arbeitskammer von der Steuerkammer getrennt ist, wird in der jeweiligen Arbeitskammer befindliche Luft durch einen (nicht dargestellten) Auslass abgeführt. Je nach Stellung des Steuerelements 16 liegt also der Druck des Arbeitsmediums an der ersten oder zweiten Membran 20a, b an und sorgt für eine Verdrängung des viskosen Mediums aus der jeweiligen Förderkammer 8a, b.

In der in Figur 2 gezeigten Stellung wird das Arbeitsmedium in die erste Arbeitskammer 10a eingeleitet. Die erste Membran 20a verkleinert das Volumen in der ersten Förderkammer 8a, wodurch ein erstes Dichtelement 18a in eine Schließstellung gebracht wird, und ein zweites Dichtelement 18b in eine Offenstellung, sodass viskoses Medium aus der ersten Förderkammer 8a in Richtung des Auslasses abgeführt werden kann. Gleichzeitig wird durch einen in der zweiten Förderkammer 8b entstehenden Unterdruck ein drittes Dichtelement 18c in eine Offenstellung gebracht, und ein viertes Dichtelement 18d in eine Schließstellung, sodass viskoses Medium, welches vom ersten Anschluss 2 zugeführt wird, in die zweite Förderkammer 8b nachströmen kann.

Die Pumpenanordnung 1 ist Teil einer Vorrichtung 100 zum Herstellen von Oberflächenbeschichtungsmitteln wie beispielsweise Lacken für metallische und Kunststoff-Oberflächen. Die Vorrichtung 100 weist eine Quelle 103 eines zu fördernden viskosen Mediums mit zu dispergierenden Bestandteilen auf, welcher mittels einer Schlauchleitung 105 mit dem ersten Anschluss 2 der Pumpenanordnung 1 fluidleitend verbunden ist. Ferner weist die Vorrichtung 100 eine Quelle 1 15 eines druckbeaufschlagten Arbeitsmediums, beispielsweise Druckluft, für die Membranpumpe 7 auf, die mittels einer Schlauchleitung 1 17 mit dem zweiten Anschluss 4 der Pumpenanordnung fluidleitend verbunden ist.

Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Dispergiereinrichtung 125, beispielsweise eine Rührwerksmühle, auf, die fluidleitend mit dem dritten Anschluss 6 der Pumpenleitung 1 verbunden ist, und in welche die Pumpenanordnung 1 das viskose Medium überführt. 170062

Im Betrieb der Vorrichtung 100 wird in der Quelle 103 das viskose Medium bereitgestellt, welches entweder dort oder bereits in einem vorgelagerten Schritt mit zu dispergierenden Bestandteilen versetzt wird. Die Membranpumpe 7 der Pumpenanordnung wird mittels des Arbeitsmittels aus der Quelle 1 15 pneumatisch angetrieben und saugt das Viskosemedium aus der Quelle 103 an. Der Pulsationsdämpfer 9 glättet den aus der Membranpumpe 7 austretenden Massenstrom des viskosen Mediums.

Der im Betrieb der Pumpenanordnung 1 vorzugsweise permanent laufende Sensor 1 1 erfasst die aus der Membranpumpe 7 austretende Durchflussmenge des viskosen Mediums und meldet diese als Ist-Wert w, an das elektronische Reglerglied 23. Das elektronische Reglerglied 23 rechnet die Abweichung von w, zu einem zuvor eingegebenen Sollwert w _s und regelt in Abhängigkeit einer festgestellten Abweichung die Öffnungsstellung der Regelventilanordnung 21 , um die Druckluftmenge in der Arbeitskammer der Membranpumpe 7 entweder zu erhöhen oder zu mindern.

Steigt der Gegendruck in der Förderkammer der Membranpumpe beispielsweise an, antwortet der Regelmechanismus mit einer entsprechenden Erhöhung der Druckluftmenge in der Arbeitskammer, um einen gleichbleibenden Massenstrom am dritten Anschluss 6 sicherzustellen, von wo aus das viskose Medium in die Dispergiereinrichtung 125 überführt wird, um dort die Dispersion aus dem viskosen Medium und seinen Bestandteilen zu erzeugen. Anlagen wie diejenige, die in Figur 1 dargestellt ist, werden häufig im Kreisbetrieb gefahren, angedeutet in Figur durch die Strichlinie, welche die Dispergiereinrichtung 125 mit der Quelle 103 des viskosen Mediums verbindet. In diesen Anlagen kommen aufgrund der sich im Laufe der Kreisförderung fortwährend ändernden Viskosität des geförderten Mediums die erfindungsgemäßen Vorteile besonders zum Tragen. Als Membranpumpe wird beispielsweise eine 1 ,5" oder 2" Druckluft-Membranpumpe des Herstellers WP-ARO, Typ PD15A-BSS-STT (oder PD20A-BSS-STT) verwendet. Als Pulsationsdämpfer wird beispielsweise ein 3"-Pulsationsdämpfer des Herstellers WP-ARO, Typ SP30A-BSS-T verwendet. Die Regelventilanordnung 21 weist vorzugsweise ein Regelventil, vorzugsweise mit einem KV-Wert = 1 , des Herstellers Samson auf, Typ 3241 . Der Sensor 1 1 ist vorzugsweise ein Massendurchflussmesser des Herstellers Micro Motion, Typ CMFS075.

Ein typisches Einsatzgebiet einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung ist das Herstellen von Oberflächenbeschichtungsmitteln wie beispielsweise Lacken. I 170062 I I

Lackformulierungen enthalten neben Farbpigmenten und Bindemitteln eine Vielzahl weiterer zu dispergierender Bestandteile wie Füllstoffe, Additive, Hilfsstoffe und Zusatzstoffe.

Häufig in Lackformulierungen eingesetzte Füllstoffe sind Calciumcarbonat (Kreide), Bariumsulfat (Schwerspat) und Kaolin. Neben der Reduzierung der erforderlichen Pigmentmenge dienen Füllstoffe der Einstellung des Glanzgrades, einer definierten Oberflächenstruktur und der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.

Lackformulierungen enthalten typischerweise Additive und/oder Hilfsstoffe, durch deren Zusatz Eigenschaften der Lackformulierung bzw. eines daraus gebildeten Lackfilms beeinflusst werden. Durch Zusatz von Netz- und Dispergierhilfsmitteln, Sikkativen, Antioxidantien u.ä. wird die Verarbeitbarkeit von Lackformulierungen beeinflusst. Härtungsbeschleuniger führen zu einer schnelleren Aushärtung des Lackfilms. Weichmacher setzen den Erweichungsbereich des Bindemittels herab und sorgen für eine bessere Elastizität der Lackfilme. Antimikrobelle Additive bzw. biozide Stoffe verbessern die Lagerfähigkeit von Lackformulierungen, indem sie verhindern, dass Anstrichstoffe durch Mikroorganismen unbrauchbar werden. Zusatzstoffe steigern die Haltbarkeit und erleichtern die Verarbeitung. Sie konservieren, sorgen für Filmbildung oder eine bestimmte Elastizität oder Weichheit, verhindern„Hautbildung" im Gebinde (Dose, Topf) und bewirken eine bestimmte Viskosität, die das Anstrichmittel tropffrei machen, oder beschleunigen das Trocknen (Sikkative). Konservierungsmittel (Topfkonservierer), erforderlich bei wasserverdünnbaren Lacken und Lasuren, sind biozide Stoffe, die verhindern sollen, dass der Anstrichstoff im Gebinde durch Mikroorganismen unbrauchbar wird.

Für einen Funktionstest der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung bietet es sich an, anstelle einer Lack- oder sonstigen Oberflächenbeschichtungs-Formulierung ein wässrigen Test-Fördermedium zu verwenden, dem zur Einstellung einer für die zu fördernde Formulierung typischen Viskosität ein Verdickungsmittel zudosiert wird, Dafür können handelsübliche Verdickungsmittel eingesetzt werden, z.B. unter dem Handelsnamen„Acrysol" erhältliche Verdickungsmittel. Hierbei kann durch kontinuierliches Zu dosieren des Verdickungsmittels die Viskositätsänderung einer auf einer Rührwerksmühle zu dispergierenden Lackformulierung exemplarisch nachgestellt werden.