DE10018856C5

DE10018856C5 - Vorrichtung zum Befüllen und Entgasen eines Vorratsbehälters für viskose Produkte, Container zum Nachfüllen dieser Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb

Info

Publication number: DE10018856C5
Application number: DE10018856A
Authority: DE
Inventors: Josef Terhardt
Original assignee: HUEBERS VERFAHRENSTECH; Verfahrenstechnik Huebers GmbH
Current assignee: HUEBERS VERFAHRENSTECH; Verfahrenstechnik Huebers GmbH
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: DE10018856C1; DE10018856C8

Abstract

Vorrichtung zum kontinuierlichen 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.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen 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 Polye sterharz 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 ein getragene 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
1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Vertikalschnitt,
2 die Vorrichtung aus 1 im Horizontalschnitt entlang der Linie II-II aus 1 und
3 eine Gesamtanlage mit zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen, diesen zugeordneten Containern und einer Einheit aus Durchlaufmischer und Gießkammer.
In 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 (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 2 entnommen werden kann.
In 1 sind ferner die Sensoren zur Füllstandsüberwachung angedeutet, ein oberer Sensor S_max überwacht dabei den maximalen Füllstand und eine unterer Sensor S_min den Mindestfüllstand im Vorratsbehälter 1.
In 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.
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

Vorrichtung zum kontinuierlichen 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.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (1) über einen Temperierzwischenraum (9) temperierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (1) eine thermische Isolation (10) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (1) mittels einer Vakuumumleitung (11) und einer Vakuumpumpe (12) evakuierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der Rührflügel (5) zwischen 15 und 45° beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der Rührflügel (5) 30° beträgt.
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.
Vorrichtung nach Anspruch 7, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorratsbehälter (1) zwei Sensoren (S_max und S_min) angeordnet sind.
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.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührgeschwindigkeit des Rührwerks zwischen 10 und 40 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührgeschwindigkeit des Rührwerks zwischen 20 und 35 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührgeschwindigkeit des Rührwerks zwischen 25 und 30 Umdrehungen pro Minute beträgt.