DE10018856C1 - Vorrichtung zum Befüllen und Entgasen eines Vorratsbehälters für viskose Produkte, Container zum Nachfüllen dieser Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb - Google Patents
Vorrichtung zum Befüllen und Entgasen eines Vorratsbehälters für viskose Produkte, Container zum Nachfüllen dieser Vorrichtung und Verfahren zum BetriebInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen und Entgasen eines Vorratsbehälters für viskose Produkte wie Vergußmassen oder Gießharze, wobei der Vorratsbehälter (1) einen runden Querschnitt, einen dezentralen Zufluß (3) in seinem oberen Bereich, ein von einem Motor (M) angetriebenes Rührwerk und eine Dosierpumpe (7) an seinem unteren Auslaufende aufweist. Bei einer derartigen Vorrichtung wird ein kontinuierliches Befüllen und Entgasen gewährleistet, so daß die Chargengröße der mit dem Produkt zu füllenden Bauteile unabhängig von der Größe der Vorratsbehälter (1) des Produktes bzw. der Produkt-Komponenten wird, indem unterhalb des Zuflusses (3) und oberhalb des produktführenden Bereiches ein leicht zur Horizontalen geneigt angeordnetes Verteilerblech (8) zur gleichmäßigen Verteilung des Produktes über den gesamten inneren Querschnitt des Vorratsbehälters (1) angeordnet ist und bei dem das Rührwerk wenigstens zwei Rührflügel (5) aufweist, die zur jeweiligen Wandung des Vorratsbehälters (1) unter einem Winkel (alpha) geneigt angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung einen Container zum Nachfüllen dieser Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen und
Entgasen eines Vorratsbehälters für viskose Produkte wie
Vergussmassen oder Gießharze, wobei der Vorratsbehälter
einen runden Querschnitt, einen dezentralen Zufluss in
seinem oberen Bereich, ein von einem Motor angetriebenes
Rührwerk und eine Dosierpumpe an seinem unteren
Auslaufende aufweist und ein Verfahren zum Betrieb einer
solchen Vorrichtung.
Vorrichtungen für die dosierte Abgabe zähflüssiger, aus
zwei oder mehr miteinander unter Aushärtung reagierender
Bestandteile bestehender Stoffe, wie Gießharz od. dgl.,
sind in vielfältiger Ausgestaltung bekannt. So beschreibt
die DE 42 10 687 A1 eine solche Vorrichtung und ein
Verfahren zu deren Betrieb, wobei für jede Komponente ein
Vorratsbehälter vorgesehen ist, beispielsweise ein erster
Vorratsbehälter für ein mit Quarzpartikeln gefülltes
Polyesterharz und ein zweiter Vorratsbehälter für
Härterflüssigkeit.
Es sind jedoch auch Vorrichtungen zum Vergießen von
Bauteilen mit einer imprägnierenden Masse bekannt, die
nur aus einer einzigen Komponente besteht. Eine solche
imprägnierende Masse zeichnet sich dadurch aus, dass sie
bei Zimmertemperatur nicht, jedoch bei erhöhten
Temperaturen (beispielsweise 60 bis 80°C) innerhalb
kurzer Zeit aushärtet (DE 43 09 188 A1).
Diesen bekannten Vorrichtungen ist gemein, dass der
Vorratsbehälter zum einen dazu dient, die zu
verarbeitenden Produkte in einer für eine bestimmte
Charge ausreichenden Menge zu bevorraten und darüber
hinaus dazu genutzt wird, dass die einzelnen Komponenten,
also beispielsweise mit Feststoffpartikeln beladene
Stoffe wie Gießharze, durch Rühren und ggf. unter
Erhitzung entgast, entfeuchtet und homogenisiert werden.
Es ist klar, dass die dazu verwendeten Vorrichtungen zum
Erhitzen stellvertretend nicht nur für das reine
Erhitzen, sondern das Temperieren im Allgemeinen stehen;
so ist insbesondere bei der Verarbeitung von
Polyesterharzen ein kombiniertes Heiz-/Kühl-System zur
Konstanthaltung der Massentemperatur auf einen bestimmten
Wert vorgesehen, um äußere Einflüsse auf die Vorrichtung
zuverlässig ausschließen zu können.
Nachteilig bei den bekannten Systemen ist, dass die zu
befüllende Charge verschiedenster Produkte, wie
beispielsweise Zündspulen oder Zeilentransformatoren, von
der Größe der Vorratsbehälter abhängt, deren Größe in
bezug auf Konstruktionen, Reinigung und Wartung jedoch
nicht auf ein beliebiges Maß vergrößert werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zum Befüllen und Entgasen eines
Vorratsbehälters für viskose Produkte wie Vergussmassen
oder Gießharz anzugeben, bei der ein kontinuierliches
Befüllen und Entgasen gewährleistet ist, so dass die
Chargengröße der mit dem Produkt zu füllenden Bauteile
unabhängig von der Größe der Vorratsbehälter des
Produktes bzw. der Produkt-Komponenten wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass unterhalb
des Zuflusses und oberhalb des produktführenden Bereiches
ein leicht zur Horizontale geneigt angeordnetes
Verteilerblech zur gleichmäßigen Verteilung des Produktes
über den gesamten inneren Querschnitt des
Vorratsbehälters angeordnet ist und dass das Rührwerk
wenigstens zwei Rührflügel aufweist, die zur jeweiligen
Wandung des Vorratsbehälters unter einem Winkel geneigt
angeordnet sind.
Für eine solche Vorrichtung eignen sich insbesondere
Container, bei denen wenigstens im Auslaufbereich eine
Heizung angeordnet ist.
Bezüglich des Verfahrens zum Betrieb einer solchen
Vorrichtung besteht die Lösung der Aufgabe in den
folgenden Schritten:
- a) Füllen des Vorratsbehälters mit dem viskosen Produkt,
- b) ggf. Erhitzen des Produktes,
- c) Betätigen des Rührwerkes mit einer Geschwindigkeit, die groß genug ist, um ein Sedimentieren von Feststoffpartikeln zu vermeiden, ohne eine Verwirbelung des Produktes im Vorratsbehälter zu bewirken,
- d) Nachfüllen des viskosen Produktes in Abhängigkeit des durch die dosierte Abgabe von entgastem Produkt bzw. seiner Volumenänderung sinkenden Füllstandes des Vorratsbehälters.
Gemäß weiteren Lehren der Erfindung ist der
Vorratsbehälter temperierbar und mit einer thermischen
Isolation versehen, wobei zweckmäßigerweise die
Vorratsbehälterinnenwand einen Temperierzwischenraum
aufweist, um Temperierflüssigkeit mittels eines Zuflusses
und eines Abflusses durch diesen Temperierzwischenraum
hindurchleiten zu können. Mittels einer Heizeinrichtung
und einer Umlaufpumpe lässt sich die Temperierflüssigkeit
auf eine bestimmte Temperatur bringen und halten.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, dass der Vorratsbehälter zum Auffangen der
sich bei der Entgasung bildenden Leichtstoffe mittels
einer Vakuumleitung und einer Vakuumpumpe evakuierbar
ist. Zweckmäßigerweise können bei der Verarbeitung von
Produkten aus mehreren Einzelkomponenten die
entsprechenden Vorratsbehälter an eine einzige
Vakuumpumpe angeschlossen sein.
Die Erfindung hat erkannt, dass eine optimale Entgasung
des zu verarbeitenden Produktes dadurch möglich ist, dass
das im Vorratsbehälter befindliche Produkt mittels des
für sich bekannten Rührwerks homogenisiert wird, wobei
durch die besondere Formgebung der Rührflügel eine
optimale Entgasung unter Ausnutzung der Schwerkraft
möglich ist. Das über das erfindungsgemäße Verteilerblech
gleichmäßig über den Querschnitt des Vorratsbehälters
eingetragene Produkt entgast aufgrund der
Dünnschichtbildung zu einem wesentlichen Teil bereits auf
dem Verteilerblech, bevor es in das eigentliche
Produktbad fließt. Dort findet eine weitere Entgasung
über die Oberfläche des Bades statt, wobei sich das
bereits mehr entgaste Produkte aufgrund seiner größer
werdenden Dichte langsam absetzt.
Erfindungsgemäß wird nun das Rührwerk mit einer solchen
Geschwindigkeit bewegt, die gerade groß genug ist, um
eine Sedimentation von Feststoffpartikeln zu vermeiden,
ohne jedoch eine Verwirbelung des Produktes im
Vorratsbehälter zu bewirken. Auf diese Weise wird
erreicht, dass im Vorratsbehälter eine sich nach unten
gleichmäßig erhöhende Dichte einstellt.
Je nach zu entgasendem Produkt und Geometrie der
Rührflügel hat sich eine Rührgeschwindigkeit zwischen 10
und 40 Umdrehungen pro Minute als optimal herausgestellt.
Zur Vermeidung einer Verwirbelung des Produktes im
Vorratsbehälter sind die Rührflügel des Rührwerks mit
Bezug auf die jeweilige Wandung unter einem Winkel
geneigt ausgebildet. Dieser Winkel beträgt bevorzugt
zwischen 15 und 45°, besonders bevorzugt 30°. Durch die
geneigte Anordnung der Rührflügel an der Behälterwandung
und insbesondere auch am Behälterboden, kann eine
Sedimentation der im Produkt vorhandenen
Feststoffpartikel zuverlässig ausgeschlossen werden.
Solche Rührflügel sind für sich bereits bekannt. Die
DE 39 13 303 A1 beschreibt eine Einrichtung für zur
Beschickung von Extrudern angeordnete Stopfwerke mit
einem konische Fülltrichter und einem daran
anschließenden zylindrischen Füllschacht. Innerhalb des
Fülltrichters ist ein Rührflügel angeordnet, der aus
einem radial angeordneten Dreharm und einem an seinem
freien Ende befindlichen Rührflügel besteht, wobei die
Rührflügel dieses bekannten Rührwerks mit Bezug auf die
jeweilige Wandung unter einem Winkel < 45° ausgebildet
sind.
Das nun völlig entgaste Produkt bzw. dessen entgaste
Einzelkomponenten können dann mittels der Dosierpumpe
unmittelbar bzw. über einen zwischengeschalteten Mischer
der eigentlichen Gießkammer zugeführt werden.
Um nun einen kontinuierlichen Gießbetrieb zu
gewährleisten, weist nach einer weiteren Lehre der
Erfindung der Vorratsbehälter wenigstens einen Sensor zur
Überwachung des Produkt-Füllstandes auf, vorzugsweise
sind zwei Sensoren vorgesehen, von denen einer zur
Überwachung des maximalen Füllstandes vorgesehen ist und
der andere einen minimalen Füllstand detektiert, so dass
über den Zufluss neues Produkt in den Vorratsbehälter
gepumpt werden kann. Gleichzeitig wird durch diese
Sensoren dem Problem der Volumenänderung des Produktes
beim Ausgasen Rechnung getragen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist am Zufluss
des Vorratsbehälters über eine Leitung ein
Nachfüllcontainer angeschlossen, der dafür sorgt, dass
der Vorratsbehälter stets mit einer ausreichenden
Produktmenge versorgt wird. Der Vorratsbehälter wird
damit vom eigentlichen "Vorrat"-Behälter zu einem
Pufferbehälter, der eine kontinuierliche Arbeitsweise
beim Vergießen von Produkten gewährleistet.
Die bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Container
können dabei vom Betreiber der Vergießanlage beschafft
und angeschlossen werden. Durch die Pufferwirkung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Austausch eines
vollen gegen einen leeren Container problemlos möglich,
da die Zeitspanne zum Abziehen des Produktes aus dem
Vorratsbehälter zwischen dem maximalen Füllstand und
minimalen Füllstand ausreicht, um einen Containerwechsel
durchzuführen.
Der Vorratsbehälter der erfindungsgemäßen Vorrichtung muß
also nur noch zu Wartungs- und Reparaturzwecken oder bei
Produktwechseln vollständig geleert werden, wodurch sich
erhebliche Vorteile beim Betrieb der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer ein lediglich
bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung
näher erläutert. In der Zeichnungen zeigen
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in
Vertikalschnitt,
Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 im Horizontalschnitt
entlang der Linie II-II aus Fig. 1 und
Fig. 3 eine Gesamtanlage mit zwei erfindungsgemäßen
Vorrichtungen, diesen zugeordneten Containern
und einer Einheit aus Durchlaufmischer und
Gießkammer.
In Fig. 1 ist ein Vorratsbehälter 1 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Vertikalschnitt dargestellt. Im oberen
Bereich des zu Reinigung- oder Wartungszwecken anhebbaren
und Deckel 2 ist ein Zufluss 3 zu erkennen, der dezentral
in bezug auf die Hochachse des Vorratsbehälters 1
angeordnet ist. Dieser Zufluss 3 ist durch ein
Absperrventil 4 verschließbar.
Ein nicht näher bezeichnetes Rührwerk im Inneren des
Vorratsbehälters 1 sorgt mit im dargestellten und
insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei Rührflügeln
5, deren äußere Form dem Innenprofil des Vorratsbehälters
angepasst sind, angetrieben von einem Motor M dafür, dass
sich keine Feststoffpartikel des zu verarbeitenden
Produktes, wie beispielsweise Gießharz, am Boden des
Vorratsbehälters 1 absetzen können. Ein entsprechend
angeordnetes Statorelement 6 sorgt dafür, dass auch im
Inneren des Vorratsbehälters 1 eine entsprechende
Bewegung des Produktes erfolgt.
Unterhalb des Vorratsbehälters 1 ist eine Dosierpumpe 7
angeordnet, die gleichfalls von einem Motor M (Fig. 3)
betrieben wird.
Unterhalb des Zuflusses 3 und oberhalb des
produktführenden Bereiches ist ein leicht zur
Horizontalen geneigt angeordnetes Verteilerblech 8
angeordnet. Durch die leichte Schräge des
Verteilerbleches 8 ist gewährleistet, dass das durch den
Zufluss 3 eingetragene Produkt in einem dünnen Film
verteilt über den nahezu gesamten inneren Querschnitt des
Vorratsbehälters 1 in das Produktbad fließt, wodurch
einerseits bereits eine starke Entgasung des Produktes
und andererseits ein gleichmäßiger Eintrag auf der
Oberfläche des Produktbades stattfindet.
Um nun das im Vorratsbehälter 1 enthaltene Produkt auf
einem bestimmten, vorgegebenen Temperaturniveau halten zu
können, weist die Behälterwandung des Vorratsbehälters 1
einen Temperierzwischenraum 9 auf, der über nicht
dargestellte Zu- und Abflussleitungen von einem
Temperiermedium durchströmt wird und dafür sorgt, dass
das Produkt - unabhängig von der Außentemperatur - auf
dem vorgegebenen Temperaturniveau bleibt.
Zweckmäßigerweise ist der Temperierzwischenraum 9 nach
außen durch eine Isolierschicht 10 abgeschirmt.
Erfindungsgemäß sind die Rührflügel 5 zur Behälterwandung
des Vorratsbehälters 1 um einen Winkel α geneigt, der im
dargestellten und insoweit bevorzugten
Ausführungsbeispiel etwa 30° beträgt, wie deutlich der
Fig. 2 entnommen werden kann.
In Fig. 1 sind ferner die Sensoren zur
Füllstandsüberwachung angedeutet, ein oberer Sensor Smax
überwacht dabei den maximalen Füllstand und eine unterer
Sensor Smin den Mindestfüllstand im Vorratsbehälter 1.
In Fig. 3 ist schließlich eine Anlage zum Vergießen unter
Verwendung zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen
schematisch dargestellt. Man erkennt die beiden
Vorratsbehälter 1, die mit zwei unterschiedlichen
Komponenten A und B gefüllt sind. Beide Vorratsbehälter 1
sind über jeweils eine Vakuumleitung 11 mit einer
Vakuumpumpe 12 verbunden, um den Entgasungsprozess durch
im jeweiligen Vorratsbehälter 1 herrschenden Unterdruck
zu optimieren.
Fig. 3 zeigt weiter, dass der Zufluss 3 der
Vorratsbehälter 1 über eine bevorzugt beheizte
Nachfülleitung 13 mit jeweils einem Container 14
verbunden sind, in dem das nachzufüllende Produkt
angeliefert wird. Ein solcher Container 14 wird bevorzugt
gleichfalls von einer Heizung 15 beheizt, um das Produkt
auf das Temperaturniveau des im Vorratsbehälter 1
befindlichen Produktes zu bringen. Nicht dargestellt ist,
dass die Container 14 wiederum für sich jeweils ein
Rührwerk haben können, welches insbesondere bei
sedimentierenden Produkten erforderlich ist.
Unterhalb der Vorratsbehälter 1 gelangen die jeweiligen
Komponenten des Produktes durch die Dosierpumpen 7 und
(wiederum bevorzugt beheizte) Leitungen 16 zu einem
Durchlaufmischer 17, in dem ein homogenes Gemisch aus den
einzelnen Komponenten im erforderlichen Verhältnis
hergestellt wird. Unterhalb des Durchlaufmischers 17
schließt sich die eigentliche Gießkammer 18 an, die hier
nur schematisch dargestellt ist. Die Gießkammer 18 ist
dabei in bekannter Weise als Druckkammer ausgebildet, in
der in der Regel eine Mehrzahl von auf einer Palette od. dgl.
befindlichen Gießformen im Vakuum vergossen werden
und anschließend unter Wärmeeinwirkung aushärten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus,
dass die Drehgeschwindigkeit des Rührwerks so gewählt
ist, dass die Rührflügel 5 mit einer Drehzahl zwischen 10
und 40, bevorzugt 20 und 35 und besonders bevorzugt
zwischen 25 und 30 betrieben wird. Auf diese Weise wird
erreicht, dass eine Sedimentation der Feststoffpartikel
im Vorratsbehälter 1 zuverlässig ausgeschlossen wird.
Gleichzeitig findet jedoch keine Verwirbelung der
horizontalen "Schichten" unterschiedlicher Dichte statt.
Auf diese Weise ist, insbesondere in Verbindung mit dem
Verteilerblech 8, eine besonders effektive Entgasung des
zu entgasenden Produktes möglich. Wenn die Geometrie der
Rührflügel 5 und deren Geschwindigkeit optimal auf das
Produkt abgestellt sind, sind mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kontinuierliche Durchlaufmengen von 50 l/h
möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders
vorteilhaft, weil die Beschickung der der eigentlichen
Gießanlage zugeordneten Vorratsbehälter 1 auf einfache
Weise durch den Kunden selbst erfolgen kann, ohne dass
ein Stillstand des Vergießens notwendig wäre. Die
Vorratsbehälter 1 müssen daher nur noch bei
Produktwechseln oder zu Reinigungs- bzw. Wartungszwecken
geleert oder geöffnet werden; somit ist ein
kontinuierlicher Betrieb der in Rede stehenden
Gießanlagen möglich.
Claims (12)
1. Vorrichtung zum Befüllen und Entgasen eines
Vorratsbehälters für viskose Produkte wie Vergussmassen
oder Gießharze, wobei der Vorratsbehälter einen runden
Querschnitt, einen dezentralen Zufluss in seinem oberen
Bereich, ein von einem Motor angetriebenes Rührwerk und
eine Dosierpumpe an seinem unteren Auslaufende aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
unterhalb des Zuflusses (3) und oberhalb des
produktführenden Bereiches ein leicht zur Horizontalen
geneigt angeordnetes Verteilerblech (8) zur gleichmäßigen
Verteilung des Produktes über den gesamten inneren
Querschnitt des Vorratsbehälters (1) angeordnet ist und
dass das Rührwerk wenigstens zwei Rührflügel (5)
aufweist, die zur jeweiligen Wandung des Vorratsbehälters
(1) unter einem Winkel (α) geneigt angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Vorratsbehälter (1) über einen Temperierzwischenraum (9)
temperierbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Vorratsbehälter (1) eine thermische Isolation (10)
aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Vorratsbehälter (1) mittels einer Vakuumumleitung (11)
und einer Vakuumpumpe (12) evakuierbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Winkel (α) der Rührflügel (5) zwischen 15 und 45°
beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Winkel (α) der Rührflügel (5) 30° beträgt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Vorratsbehälter (1) wenigstens einen Sensor zur
Überwachung des Produkt-Füllstandes aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass im
Vorratsbehälter (1) zwei Sensoren (Smax und Smin)
angeordnet sind.
9. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch die folgenden
Schritte:
- a) Füllen des Vorratsbehälters mit dem viskosen Produkt,
- b) ggf. Erhitzen des Produktes,
- c) Betätigen des Rührwerkes mit einer Geschwindigkeit, die groß genug ist, um ein Sedimentieren von Feststoffpartikeln zu vermeiden, ohne eine Verwirbelung des Produktes im Vorratsbehälter zu bewirken,
- d) Nachfüllen des viskosen Produktes in Abhängigkeit des durch die dosierte Abgabe von entgastem Produkt bzw. seiner Volumenänderung sinkenden Füllstandes des Vorratsbehälters.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Rührgeschwindigkeit des Rührwerks zwischen 10 und 40
Umdrehungen pro Minute beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Rührgeschwindigkeit des Rührwerks zwischen 20 und 35
Umdrehungen pro Minute beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Rührgeschwindigkeit des Rührwerks zwischen 25 und 30
Umdrehungen pro Minute beträgt.
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