DE10158335C1 - Mischvorrichtung für zwei oder mehr Komponenten eines strömungsfähigen Materials - Google Patents

Abstract

Eine Mischvorrichtung für zumindest zwei Komponenten eines strömungsfähigen Materials weist Vorratsbehälter (3) für die einzelnen Komponenten auf, die über jeweilige drehzahlsteuerbare Pumpen (1) zur Förderung der Komponenten über getrennte Zuführungsleitungen (4) mit einem Mischkopf (5) verbunden sind, in welchem die Zuführungsleitungen durch jeweilige Überdruckventile (6) verschlossen sind, die in dem Mischkopf in eine Mischdüse (7) münden. Die Überdruckventile weisen einen vorgegebenen Öffnungsdruck auf. In den Zuführungsleitungen von der Pumpe zum Mischkopf ist jeweils ein Drucksensor (8) angeordnet, dessen Ausgangssignal einer Steuerschaltung (9) zugeführt wird, die die Antriebsmotoren (10) der Pumpen steuert und bei Betätigung der Steuerschaltung in einer ersten Betriebsphase die einzelnen Antriebsmotoren einschaltet und beim Erreichen des vorgegebenen Öffnungsdrucks der jeweiligen Überdruckventile über das Ausgangssignal der jeweiligen Drucksensoren mit einer verringerten Drehzahl weiter ansteuert oder ausschaltet, und nach Erreichen dieses Öffnungsdrucks an allen Überdruckventilen in einer zweiten Betriebsphase alle Antriebsmotoren mit durch ein gewünschtes Mischungsverhältnis bestimmten relativen Drehzahlen ansteuert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischvorrichtung für zwei oder mehr Komponenten eines strömungsfähigen Materials der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Zwei- oder Mehrkomponenten-Klebe- und Vergußmassen müssen vor ihrer Anwendung und Verarbeitung exakt im vorgegebenen Mischungsverhältnis gemischt werden. Die beiden Komponenten reagieren dann zusammen und härten in einer gewissen Zeit, der Topfzeit zu der Klebe- oder Vergußmasse aus. Nach dem Mischen bleibt nur eine begrenzte Zeit - die Topfzeit - für die Verarbeitung. Damit können immer nur kleinere Mengen vorbereitend für eine Fertigung gemischt werden.

Kontinuierlich arbeitende Mischsysteme mischen die beiden Komponenten automatisch direkt bei Bedarf in der jeweils erforderlichen Menge. Dabei werden die beiden Komponenten getrennt von jeweils einer Pumpe über ein Rohr oder Schlauchsystem zu einer Mischdüse gefördert, wo sie zusammenkommen und gut miteinander vermischt werden.

Aus der DE-34 20 323 A1 ist eine Mischvorrichtung bekannt, bei der die einzelnen Komponenten mit Hilfe von Kolben aus jeweiligen Zylindern ausgepreßt und über eine Verschlußvorrichtung in eine Mischdüse geleitet und gemischt werden. Nach Beendigung der Abgabe der einzelnen Komponenten wird die Verschlußvorrichtung verschlossen, so daß die Mehrkomponentenmasse lediglich in dem Mischkopf aushärtet, der ein billiges Einmalteil ist, das leicht gegen ein neues ausgetauscht werden kann.

Aus der EP-0 370 374 B1 ist weiterhin eine Mischvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die einzelnen Komponenten aus jeweiligen Vorratsbehältern über vorzugsweise als Zahnradpumpen ausgebildete Pumpen und Zuführungsleitungen zu einem Mischkopf gefördert werden. Selbst wenn das Mischungsverhältnis der einzelnen Komponenten 1 : 1 beträgt, kann hierbei nicht unter allen Umständen sichergestellt werden, daß bereits beim Anlaufen der Pumpen das korrekte Mischungsverhältnis sofort erreicht wird. Bei dem ersten Teil der Mischung ist dann das Mischungsverhältnis nicht exakt und dieser erste Teil muß gegebenenfalls verworfen werden. Dies erschwert die Handhabung, wenn immer nur relativ kleine Mengen abgegeben werden müssen, und weiterhin ist der Materialverlust erheblich.

Eine weitere Mischvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-41 01 884 C2 bekannt, bei der die beiden Komponenten über eine Pumpe mit zugeordnetem Volumenzähler und über ein Rückschlagventil in einen Mischkopf eingeleitet werden. Hierbei sind jedoch entsprechende relativ aufwendige Volumenzähler erforderlich.

Weiterhin ist aus der DE-35 29 486 A1 eine Vorrichtung zum Dosieren einzelner Komponenten eines Mehrkomponenten-Gemischs bekannt, bei dem die einzelnen Komponenten vor der Mischung auf gleiche Arbeitsdrücke gebracht werden, um Unterschiede in dem Kompressionsverhalten der einzelnen Komponenten zu beseitigen. Zu diesem Zweck werden die Leitungen für beide Komponenten mit Druckerhöhungs- bzw. Verringerungs-Einrichtungen verbunden.

Bei einer aus der DE-34 15 253 C2 bekannten Mischvorrichtung erfolgt ein Druckausgleich in den Zuleitungen durch Überdruckventile und zugeordnete Rücklaufleitungen.

Ähnliche Probleme hinsichtlich der sofortigen Bereitstellung des korrekten Mischungsverhältnisses ergeben sich auch beim Mischen anderer strömungsfähiger Materialien, beispielsweise von Farben, selbst wenn bei diesen die Probleme hinsichtlich einer schnellen Aushärtung geringer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässige Dosierung und Mischung ohne Materialverlust bei einfacher Handhabung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung sind die Zuführungsleitungen von den Zahnradpumpen zur Mischdüse - im allgemeinen Rohre oder Schläuche - vorne direkt an dem Mischkopf mit einem Überdruckventil mit einem vorzugsweise einstellbaren vorgegebenen Öffnungsdruck verschlossen. In allen Zuführungsleitun­ gen ist ein jeweiliger Drucksensor angebracht, der den Druck in der Zuführungsleitung überwacht. Bei Beginn einer Förderung fördern alle Pumpen, bis in der Zuführungsleitung der Öffnungsdruck des Überdruckventils erreicht ist. Das kann über die Druckhöhe bei justierten Überdruckventilen oder über die Verände­ rung des Druckanstiegs beim Öffnen der Überdruckventile in der Zuführungsleitung durch eine an den jeweiligen Drucksensor angeschlossene Auswerteelektronik festgestellt werden. Die Pumpe, in deren Zuführungsleitung der Öffnungsdruck zuerst erreicht wird, wird gestoppt oder verlangsamt, bis die Pumpen in den übrigen Zuführungsleitungen ebenfalls den Öffnungsdruck des Ventils erreicht haben. Dann laufen alle Pumpen gleichzeitig los, und zwar mit Drehzahlen im Verhältnis zueinander entsprechend dem Mischungsverhältnis der beiden Komponenten. Sie fördern damit mit den sich jetzt gleichzeitig öffnenden Überdruckventilen die Komponenten von Beginn an im richtigen Mischungsverhältnis, unabhängig von den jeweiligen vorherigen Verhältnissen in den Zuführungsleitungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Mischvorrichtung dargestellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der Mischvorrichtung ist für die Mischung von zwei Komponenten bestimmt, kann jedoch in naheliegender Weise auf mehr als zwei Komponenten erweitert werden.

Obwohl die Beschreibung der Ausführungsform speziell auf die Anwendung der Mischvorrichtung für aushärtbare Materialien Bezug nimmt, können mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung auch andere strömungsfähige Materialien verarbeitet werden, die nicht oder nur relativ langsam aushärten, wie zum Beispiel Farben.

Die Mischvorrichtung umfaßt zwei Vorratsbehälter 3 für die einzelnen Komponenten, die über einen Zuführungskanal 2 mit Pumpen 1 verbunden sind, die über jeweilige Antriebsmotoren 10 antreibbar sind.

Besonders geeignete Pumpen für eine derartige Mischvorrichtung sind Zahnradpumpen, welche einerseits die meist hochviskosen Einzelkomponenten gut fördern können, bei welchen andererseits die Förderrate direkt proportional der Umdrehungszahl der Pumpe ist. Auf diese Weise können die Komponenten durch entsprechendes Drehzahlverhältnis der beiden Pumpen 1 im richtigen Mischungsverhältnis gefördert werden. Hierzu werden die Pumpen 1 z. B. über Antriebsmotoren 10 in Form von Schrittmotoren angetrieben, bei welchen die Drehzahlen und damit die Fördermenge der Pumpen 1 über eine Steuerung exakt gesteuert werden können.

Auf der Ausgangsseite der Zahnradpumpen 1 führt jeweils eine Zuführungsleitung 4 zu einem Mischkopf 5, in welchem die beiden Zuführungsleitungen 4 mit je einem Überdruckventil 6 verschlossen sind.

Die Überdruckventile 6 sind jeweils auf vorgegebene Öffnungsdrücke justiert, die vorzugsweise bei allen Überdruckventilen gleich sind.

Die Ausgänge der beiden Überdruckventile 6 des Mischkopfes 5 münden direkt in eine Mischdüse 7, welche leicht auswechselbar am Mischkopf 5 befestigt ist. Bei Stillstandszeiten, die größer als die Topfzeit der zu mischenden Masse ist, härtet diese in der Mischdüse 7 aus. Die Mischdüse ist ein billiges Einmalteil und kann leicht ausgewechselt werden.

In den Zuführungsleitungen 4 zwischen den Zahnradpumpen 1 und den Überdruckventilen 6 ist jeweils ein Drucksensor 8 eingebaut. Er mißt den Druck in der zugehörigen Zuführungsleitung 4. Alle Drucksensoren 8 sind an eine Auswerte- und Steuerelektronik 9 angeschlossen.

Die Zahnradpumpen 1 werden von zwei Schrittmotoren 10 angetrieben, die von der Auswerte- und Steuerelektronik 9 in ihrer Drehzahl gesteuert werden.

Die Auswerte- und Steuerelektronik 9 steuert bei jedem Betätigen eines Betätigungsschalters 11 in einer ersten Betriebsphase den Anlauf der Antriebsmotoren 10, bis die Drucksensoren 8 den Öffnungsdruck der Überdruckventile 6 melden, und schaltet dann gegebenenfalls den zugehörigen Antriebsmotor 10 ab oder verlangsamt diesen und läßt ihn mit einer verringerten Drehzahl weiterlaufen, wenn die Drucksensoren 8 in den übrigen Zuführungsleitungen 4 noch nicht das Erreichen des Öffnungsdruckes gemeldet haben. Wenn alle Drucksensoren 8 das Erreichen des Öffnungsdruckes gemeldet haben, steuert die Auswerte- und Steuerelektronik 9 die Drehzahlen der beiden Antriebsmotoren 10 entsprechend dem gewünschten Mischungsverhältnis der beiden Komponenten der Vergußmassen, bis der Betätigungsschalter 11 wieder losgelassen wird.

Die Pumpen 1 fördern damit mit den sich jetzt gleichzeitig öffnenden Überdruckventilen 6 die Komponenten von Beginn an im richtigen Mischungsverhältnis, unabhängig von den jeweiligen vorherigen Verhältnissen in den Zuführungsleitungen 4, bis der Betätigungsschalter 11 wieder losgelassen wird.

Claims (6)

1. Mischvorrichtung für zwei oder mehr Komponenten eines strömungsfähigen Materials, mit Vorratsbehältern (3) für die einzelnen Komponenten, die über jeweilige drehzahlsteuerbare Pumpen (1) zur Förderung der Komponenten über getrennte Zuführungsleitungen (4) mit einem Mischkopf (5) verbunden sind, in welchem die Zuführungsleitungen (4) jeweils mit einem Überdruckventil (6) verschlossen sind, wobei die Überdruckventile (6) in dem Mischkopf (5) in eine auswechselbare Mischdüse (7) münden, und mit einer Steuerschaltung zur Ansteuerung von Antriebsmotoren (10) der Pumpen (1) zur Abgabe einer dosierten Menge des Mischproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventile (6) einen vorgegebenen Öffnungsdruck aufweisen, daß in den Zuführungsleitungen (4) von der Pumpe (1) zum Mischkopf (5) jeweils ein Drucksensor (8) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal einer die Steuerschaltung bildenden Auswerte- und Steuerelektronik (9) zugeführt wird, die die drehzahlsteuerbaren Antriebsmotoren (10) der Pumpen (1) steuert, und daß die Auswerte- und Steuerelektronik (9) bei Betätigung der Steuerschaltung in einer ersten Betriebsphase die einzelnen Antriebsmotoren (10) einschaltet und beim Erreichen des vorgegebenen Öffnungsdrucks der jeweiligen Überdruckventile (6) über das Ausgangssignal der jeweiligen Drucksensoren (8) mit einer verringerten Drehzahl weiter ansteuert oder ausschaltet, und nach Erreichen des vorgegebenen Öffnungsdrucks an allen Überdruckventilen (6) in einer zweiten Betriebsphase alle Antriebsmotoren (10) mit durch ein gewünschtes Mischungsverhältnis bestimmten relativen Drehzahlen ansteuert.

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren (10) der drehzahlsteuerbaren Pumpen (1) Schrittmotoren sind.

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (1) Zahnradpumpen sind.

4. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuführungsleitungen (4) bewegliche Kunststoffschläuche sind.

5. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und Steuerelektronik (9) das Erreichen des Öffnungsdruckes der Überdruckventile (6) aus dem durch die Drucksensoren (8) gemessenen Druckabfall beim Öffnen der Überdruckventile (6) bestimmt.

6. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und Steuerelektronik (9) das Erreichen des Öffnungsdruckes der Überdruckventile (6) aus der durch die Drucksensoren (8) gemessenen Unterbrechung des Druckanstiegs beim Öffnen der Überdruckventile (6) bestimmt.