DE102012103307A1

DE102012103307A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung von Gas-Leckagen in Gießharzanlagen

Info

Publication number: DE102012103307A1
Application number: DE102012103307A
Authority: DE
Inventors: Ralf Hedrich
Original assignee: Hedrich Wilhelm Vakuumanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Hedrich Wilhelm Vakuumanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-17
Also published as: WO2013156170A2; WO2013156170A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Gas-Leckagen in einer Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere in einer Gießharzanlage. Dabei ist es vorgesehen, dass der Entgasungszustand des gießfähigen Stoffes an mindestens zwei unterschiedlichen Positionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) in der Anlage mit mindestens einem Sensor (31, 32, 33, 34, 35) gemessen wird und dass die an den mindestens zwei Positionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) gemessenen Entgasungszustände miteinander verglichen werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überprüfung von Gas-Leckagen in einer Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere in einer Gießharzanlage, insbesondere eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei mindestens zwei Sensoren (31, 32, 33, 34, 35) zur Messung des Entgasungszustands des gießfähigen Stoffes an mindestens zwei unterschiedlichen Positionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) in der Anlage vorgesehen sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere eine Gießharzanlage, mit einer solchen Vorrichtung zur Überprüfung von Gas-Leckagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überprüfung von Gasleckagen in einer Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere in einer Gießharzanlage.
Desweiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere eine Gießharzanlage, mit einer solchen Vorrichtung zur Überprüfung von Gas-Leckagen.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von derartigen Anlagen zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere Gießharzanlagen bekannt. Vornehmlich dienen diese Anlagen für die Produktion von Gussteilen, insbesondere von Gießharzteilen.
Dabei werden verschiedene Gießharzkomponenten, vornehmlich eine Harzkomponente sowie eine Härterkomponente, in separaten Vorratsbehältern bevorratet und jeweils kurzfristig vor dem eigentlichen Gießvorgang miteinander vermischt. Die exakte Dosierung und Zumischung der einzelnen Komponenten erfolgt über entsprechende Dosiereinrichtungen, beispielsweise Dosierpumpen mit Zylinder-Kolben-Einheit, und nachgeschalteten Mischeinheiten, beispielsweise Durchlaufmischer. Nach dem Zusammenfügen der Gießharzkomponenten zu einem reaktionsfähigen Gießharz wird das fertige Gemisch u.a. über Pufferelemente, Steuerventile und Dosierköpfe einer oder mehreren Formen in dosierten Mengen zugeführt.
Für die Qualität des Gemisches und dementsprechend für die Qualität der Gießlinge ist die Entgasung der einzelnen Gießharzkomponenten von entscheidender Bedeutung. Hierzu werden bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen die mit Feuchtigkeit bzw. Gas beladenen Ausgangsmaterialien vor dem Verguss getrocknet bzw. entgast, damit die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Vergussteils nicht durch Restanteile an Feuchtigkeit bzw. Gas negativ beeinflusst werden.
Zur Entgasung der einzelnen Komponenten werden u.a. vakuumbasierte Verfahren eingesetzt, um den vorhandenen Anteil an Feuchtigkeit bzw. Gas in den Komponenten zu reduzieren bzw. zu entziehen. Hierzu sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus EP 0 206 309 A2 oder CH 685754 A5 , sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich arbeitende Entgasungsanlagen bekannt. Weiterhin bekannt ist, dass die Entgasung entweder für das Komponentengemisch während bzw. nach der Komponentenmischung in sogenannten 1-Linien-Anlagen oder vor der Mischung, für beide Komponenten getrennt, in sogenannten 2-Linien-Anlagen durchgeführt wird.
Die Überwachung des Entgasungsgrades der einzelnen Gießharzkomponenten bzw. des Komponentengemischs erfolgt typischerweise über eine visuelle Kontrolle, bei der beispielsweise über ein Sichtfenster im Vorratsbehälter auf eine eventuelle Bläschenbildung in den Gießharzkomponenten aufgrund vorhandener Feuchtigkeit bzw. Gas geachtet wird.
Darüber hinaus aus ist DE 10 2009 048 646 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung bestimmter physikalischer Eigenschaften eines Mediums, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines weichen Materials, bekannt. Die mit dieser Vorrichtung messbaren physikalischen Eigenschaften betreffen u.a. die Strömungsgeschwindigkeit und die Dichte des Mediums sowie die Konzentration einer im Medium enthaltenen Substanz. Kern des Verfahrens bzw. der Vorrichtung bildet ein Sensor mit einem Piezoschallerzeuger, der eine Oberflächenwelle erzeugt, welche an einer Schnittstelle zwischen Sensor und Medium teilweise in das Medium auskoppelt und sich dort als Volumenschallwelle weiter ausbreitet. An einer weiteren Schnittstelle zwischen Medium und Sensor koppelt diese Volumenschallwelle teilweise wieder als Oberflächenwelle in die Sensoreinheit ein und wird dort von einem Empfänger detektiert. Aus Laufzeitunterschieden und Intensitäten der Schallwelle kann dann die Schallgeschwindigkeit und die akustische Dämpfung im Medium bestimmt werden, woraus sich wiederum die Strömungsgeschwindigkeit, die Konzentration und Dichte des Mediums sowie die Konzentration einer darin enthaltenen Substanz ermitteln lassen.
Zur Gewährleistung der erforderlichen Vergussqualität ist es desweiteren unbedingt notwendig, dass nach dem Entgasen eine erneute Anreicherung der einzelnen Komponenten bzw. des Komponentengemisches mit Gas bzw. Feuchtigkeit vermieden wird. Eine nachträgliche Wiederanreicherung des gießfähigen Materials mit Gas kann insbesondere über Gas-Leckagen erfolgen, die möglicherweise in den unter Vakuum stehenden Teilen oder anderen Bauteilen der Anlage, die mit dem zu entgasenden bzw. entgasten Material in Kontakt stehen, vorhanden sind.
Neben der Bestimmung des Entgasungsgrades ist es somit außerdem erforderlich, die Anlage hinsichtlich möglicher Gas-Leckagen oder anderer Gaslastquelle, beispielsweise Gaseinschlüssen, zu überwachen. Im Kontext der nachfolgend beschriebenen Erfindung werden unter dem Begriff Gas-Leckagen jegliche Leckagen in der Anlage subsumiert, über die von außen Gase, insbesondere Luft oder Dampf, und Feuchtigkeit ins Innere der Anlage gelangen können und dadurch zu einer Anreicherung der einzelnen Komponenten bzw. des Komponentengemisches mit Gas bzw. Feuchtigkeit führen.
Ein bekanntes Verfahren zur Beurteilung, ob sich beispielsweise in unter Vakuum stehenden Bauteilen der Anlage, insbesondere in den Rohrleitungen, Gaseinschlüsse befinden, besteht darin, bei geschlossenen Ventilen einen Prüfdruck auf die Leitungen zu geben und anschließend den Rückhub des Kolbens der Dosiereinrichtung zu bestimmen. Da Flüssigkeiten in guter Näherung nicht komprimiert werden, deutet ein großer Rückhub des Kolbens auf das Vorhandensein von Gasblasen im Leitungssystem hin. Nachteilig kann bei diesem Verfahren jedoch nicht die Position eines möglicherweise vorhandenen Lecks oder eines Gaseinschlusses bestimmt werden. Weiterhin sind für dieses Verfahren hohe Drücke notwendig, um ein belegbares Resultat zu erzielen, was jedoch besondere, technische Anforderungen an die Anlage stellt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung von Gas-Leckagen in einer Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere Gießharzanlagen, anzugeben, die dem Anlagenbetreiber in technisch einfacher Weise detaillierte Informationen auf das Vorliegen einer Leckage, die Position der Leckage sowie die Leckrate der Gasleckage liefern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, dass der Entgasungszustand des gießfähigen Stoffes an mindestens zwei unterschiedlichen Positionen in der Anlage mit mindestens einem Sensor gemessen wird und dass die an den mindestens zwei Positionen gemessenen Entgasungszustände miteinander verglichen werden.
Bei der Messung des Entgasungszustands des gießfähigen Stoffes ist es primär nicht erforderlich, den absoluten Wert des Entgasungszustandes, d. h. beispielweise die Konzentration der im gießfähigen Stoff enthaltenen Gasbläschen, zu bestimmen. Eine qualitative Messung des Entgasungszustandes, die eine Differenzierung zwischen einem niedrigeren und einem höheren Entgasungszustand zulässt, ist ausreichend. Dementsprechend muss der Sensor lediglich dazu geeignet sein, verschiedene Entgasungszustände zu unterscheiden.
Weiterhin ist es ausreichend, wenn der Entgasungszustand an den mindestens zwei unterschiedlichen Positionen in der Anlage mit nur einem Sensor nacheinander gemessen wird, um anschließend die an den mindestens zwei Positionen gemessenen Entgasungszustände miteinander zu vergleichen. Neben Kostenvorteilen, hat die Verwendung nur eines Sensors den zusätzlichen Vorteil, dass für die vergleichende Messung an mindestens zwei unterschiedlichen Messposition kein Sensorabgleich notwendig ist, um die andernfalls mindestens zwei Sensoren zumindest relativ zueinander derart zu kalibrieren, dass sie eine qualitative Differenzierung zwischen niedrigen und höheren Entgasungszuständen mit hinreichend gleicher Genauigkeit liefern.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können jedoch auch mindestens zwei Sensoren zur gleichzeitigen Messung an den mindestens zwei Messpositionen vorgesehen sein. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die parallel gemessenen Entgasungszustände direkt, d.h. unmittelbar nach der gleichzeitig erfolgten Messung verglichen werden können. Zum anderen bieten sich mehrere, d. h. mindestens zwei Sensoren vor allem dann an, wenn die Sensoren zur Messung des Entgasungszustandes fest in die Anlage integriert sind, weil sie etwa mit dem gießfähigen Stoff in direkten Kontakt treten müssen und daher in die unter Vakuum stehende Anlage eingebunden sind. Ein schneller und einfacher Wechsel des Sensors zwischen verschiedenen Messpositionen ist dann nicht ohne weiteres möglich. Umgekehrt kann die Anlage gemäß der hier beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung vor dem Betrieb mit mehreren Sensoren ausgestattet werden, um während des Betriebes den Entgasungszustand an den entsprechenden, mindestens zwei unterschiedlichen Messpositionen gleichzeitig zu messen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei einer negativen Differenz zwischen dem Entgasungszustand an der einen Messposition und dem Entgasungszustand an der mindestens zweiten, weiter stromab der Förderrichtung der Anlage gelegenen Messposition auf das Vorliegen einer Leckage zwischen den mindestens zwei Messpositionen in der Anlage geschlossen wird.
Dabei wird die Lokalisierung einer möglichen Leckage umso genauer, je mehr Messpunkte an unterschiedlichen Positionen in der Anlage vorgesehen sind. Insbesondere lässt sich eine möglicherweise vorhandene Leckage durch eine geschachtelte Messung zwischen je zwei Messpositionen mit immer kleiner werdendem Abstand zwischen den Messpositionen präzise lokalisieren.
In vorteilhafter Weise liegt eine der mindestens zwei Messpositionen in einem Vorratsbehälter für den gießfähigen Stoff oder in einer Umwälzleitung der Anlage oder in einer Vergussleitung oder – bezogen auf die Förderrichtung der Anlagevor einem Durchlaufentgaser oder – bezogen auf die Förderrichtung – nach einem Durchlaufentgaser oder – bezogen auf die Förderrichtung der Anlage – vor einer Mischeinheit für die gießfähigen Stoffe oder – bezogen auf die Förderrichtungnach einer Mischeinheit für die gießfähigen Stoffe.
Selbstverständlich sind auch noch andere Messpositionen innerhalb der Anlage denkbar. Jede weitere der mindestens zwei Messpositionen ist entsprechend an einem jeweils anderen Ort innerhalb der Anlage angeordnet d.h. an einem zur ersten Messposition verschiedenen Ort.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren als sogenanntes Online-Verfahren, d. h. während des laufenden Betriebes der Anlage durchgeführt wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass während des Gießprozesses der Entgasungszustand und das Vorliegen möglicher Gas-Leckagen in der Anlage permanent überwacht werden, um gegebenenfalls rechtzeitig in den Gießprozess eingreifen zu können, wenn die Qualität des Gemisches und damit die Qualität der Gießlinge beeinträchtigt zu werden droht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor zur Messung des Entgasungszustandes ein Ultraschallsensor mit einem Sender und einem Empfänger für Ultraschallwellen, wie er beispielsweise aus DE 10 2009 048 646 A1 bekannt ist. Derartige Sensoren eignen sich in besonders vorteilhafter Weise für strömende, flüssige oder weiche Materialien, insbesondere auch für solche Medien, in denen eingeschlossene Gasblasen verteilt sind. Weiterhin zeichnen sich diese Sensoren durch ihre besondere Robustheit unter rauen Bedingungen, wie sie mitunter in Gießharzanlagen herrschen, aus.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erzeugt der Sender an einem Ort in dem gießfähigen Stoff eine akustische Welle, die nach Ausbreitung durch den gießfähigen Stoff vom Empfänger an einem anderen Orte detektiert wird, wobei aus der Messung der Wellenausbreitungseigenschaften, insbesondere aus Laufzeitunterschieden und/oder Schallintensitäten, die Schallgeschwindigkeit im gießfähigen Stoff und/oder die akustische Dämpfung des gießfähigen Stoffes bestimmt wird.
Weiterhin kann es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass aus der gemessenen Schallgeschwindigkeit und/oder der gemessenen akustischen Dämpfung der Entgasungszustand und/oder die Dichte und/oder die Temperatur und/oder der Volumen- bzw. Massenstrom und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des gießfähigen Stoffes und/oder die Konzentration einer im gießfähigen Stoff enthaltenen Substanz bestimmt wird. Denkbar sind aber auch andere Messgrößen, die die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des gießfähigen Stoffes betreffen. Auf diese Weise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine Online-Überwachung von Gas-Leckagen in der Anlage, sondern zudem auch eine lokale Messung der zuvor genannten physikalischen Größen des gießfähigen Stoffes ermöglicht. So lassen sich beispielsweise lokal die Gasblasen- bzw. die Feuchtekonzentration in der Gießharzanlage online überwachen, um eine bestimmte Entgasungsqualität und damit eine ausreichend hohe Qualität des Gießprozesses zu gewährleisten, insbesondere auch dann, wenn keine Gas-Leckagen vorliegen, aber beispielsweise die Entgasungseinrichtung ausgefallen ist.
So kann mitunter ein Sensor innerhalb eines Vorratsbehälters angeordnet sein, um dort lokal den Entgasungszustand des gießfähigen Stoffes zu messen. Denkbar ist auch, den Entgasungsgrad des gießfähigen Stoffes vor und nach einer entsprechenden Entgasungseinrichtung zu bestimmen, um beispielsweise auf den Ausfall der Entgasungseinrichtung zurückschließen zu können, wenn die Messung ergibt, dass der Entgasungszustand vor und hinter der Entgasungsanlage – bezogen auf die Förderrichtung der Anlage – im Wesentlichen gleich groß ist. Erfolgt eine derartige Überwachungsmessung zudem online, so kann darüber hinaus in vorteilhafter Weise in den laufenden Gießprozess rechtzeitig eingegriffen werden, um den Gießprozess entweder zu stoppen oder entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, damit die Qualität des Gießprozesses wieder gewährleistet ist.
Um neben qualitativen Messungen auch quantitative Messungen der genannten physikalischen Größen zu ermöglichen, wird der Sensor nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vor der Messung bei einem bekannten Wert des Entgasungsgrades und/oder der Dichte und/oder der Temperatur und/oder des Volumens- bzw. Massenstroms und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des gießfähigen Stoffes und/oder der Konzentration einer im gießfähigen Stoff enthaltenen Substanz kalibriert. Zur Kalibrierung bzw. Eichung des wenigstens einen Sensors werden zunächst die einzelnen Gießharzkomponenten bzw. das Gießharz bei bekannten Werten der zuvor genannten Größen vermessen, wodurch ein Abgleich der Sensoren untereinander und ein Abgleich der Parameter an das vorhandene Gießharzsystem ermöglicht wird. Anschließend können die derart geeichten Sensoren an verschiedenen Positionen in die Gießanlage integriert werden, um dort lokal die genannten Messgrößen zu bestimmen. Der Vergleich der einzelnen Messwerte ermöglicht es sodann, ein eventuelles Leck im System zu lokalisieren.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überprüfung von Gasleckagen in einer Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens. Dabei sind mindestens zwei Sensoren zur Messung des Entgasungszustandes des gießfähigen Stoffes an mindestens zwei unterschiedlichen Positionen in der Anlage vorgesehen. Eine entsprechende Vorrichtung mit mindestens zwei Sensoren ermöglicht somit in vorteilhafter Weise die gleichzeitige Messung des Entgasungszustands an zwei unterschiedlichen Positionen innerhalb der Anlage.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch eine Einrichtung zum Vergleichen der an den mindestens zwei Positionen gemessenen Entgasungszustände vorgesehen. Eine derartige Vergleichseinrichtung kann insbesondere eine automatisch, sensorgesteuerte Bestimmung der Leckageposition ermöglichen. Denkbar ist beispielsweise, dass die Vergleichseinrichtung bei einer negativen Differenz zwischen dem Entgasungszustand an der einen Messposition und dem Entgasungszustand an der mindestens zweiten, weiter stromab der Förderrichtung der Anlage gelegenen Messposition ein Signal ausgibt, dass Informationen auf das Vorliegen einer Leckage zwischen den mindestens zwei Messpositionen in der Anlage und/oder die Leckrate und/oder die gemessenen Entgasungszustände enthält.
Darüber hinaus ist auch denkbar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung von Gas-Leckagen derart ausgebildet ist, dass sie in den laufenden Betrieb der Gießanlage eingreift und diese beispielsweise bei Vorliegen einer Leckage stoppt oder die Einleitung entsprechender Maßnahmen triggert, damit die Qualität des Gießprozesses wieder gewährleistet ist.
Wie zuvor bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind die mindestens zwei Sensoren nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Ultraschallsensoren mit einem Sender und einem Empfänger für Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen.
Hierzu kann es insbesondere vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit und/oder akustischen Dämpfungen des gießfähigen Stoffes der Sender an einem Ort im gießfähigen Stoff eine akustische Welle erzeugt, die der Empfänger nach Ausbreitung durch den gießfähigen Stoff an einem anderen Ort detektiert.
Weiterhin sind die wenigstens zwei Sensoren in vorteilhafter Weise dazu ausgebildet und bestimmt, aus der Schallgeschwindigkeit und/oder der akustischen Dämpfung den Entgasungszustand und/oder die Dichte und/oder die Temperatur und/oder den Volumen- bzw. Massenstrom und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des gießfähigen Stoffes und/ oder die Konzentration einer im gießfähigen Stoff enthaltenen Substanz zu bestimmen.
Denkbar sind aber auch andere Messgrößen, die die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des gießfähigen Stoffes betreffen.
Zur Durchführung von quantitativen Messungen der genannten Messgrößen, ist der Sensor in Vorteilhafter Weise zudem kalibrierbar.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer diskontinuierlich arbeitenden Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere von Gießharzkomponenten und Gießharzen, und
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer kontinuierlich arbeitenden Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere von Gießharzkomponenten und Gießharzen.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer diskontinuierlich arbeitenden Aufbereitungsanlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, die mitunter auch als Batchanlage bezeichnet wird. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einer solchen Batchanlage werden zwei verschiedene Gießharzkomponenten, eine Harzkomponente sowie eine Härterkomponente, als Vorgemische jeweils in einen sogenannten Dünnschicht-Entgaser 1 als Vorratsbehälter bevorratet und jeweils kurzfristig vor dem eigentlichen Gießvorgang in einem Statikmischer 11 miteinander vermischt. Die exakte Dosierung und Zumischung der einzelnen Komponenten erfolgt über je eine Kolbendosierpumpe 3 pro Komponente sowie der nachgeschalteten Statikmischereinheit 11. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Kolbendosierpumpen 3 über eine Synchronisierungseinrichtung 22 miteinander synchronisiert, so dass Härter und Harzkomponente stets in exakt aufeinander abgestimmten Verhältnissen gemischt und appliziert werden. Nach dem Zusammenfügen der einzelnen Komponenten wird das reaktionsfähige Gießharz-Gemisch über ein Gießventil 12 und eine Gießvorrichtung 13 einer oder mehreren Formen zugeführt, aus der das zu vergießende Bauteil entsteht.
Für die Qualität des Gemisches und dementsprechend für die Qualität der Gießlinge ist die Entgasung der einzelnen Gießharzkomponenten von entscheidender Bedeutung. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Batchanlage erfolgt die Entgasung in dem Dünnschicht-Entgaser 1 der im Wesentlichen aus einem Vorratsbehälter zu Bevorratung jeweils einer der beiden Gießharzkomponenten besteht und mit einem dicht schließenden Deckel versehen ist, so dass der Innenraum des Vorratsbehälters über eine Vakuumpumpe 18, die über Vakuumventile 19 und entsprechende Rohrleitung mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, evakuierbar ist. Im Inneren des Vorratsbehälters befindet sich eine Schneckenfördereinrichtung, die die Gießharzkomponente vom Boden des Vorratsbehälters nach oben fördert und seitlich angeordneten Ablauf- bzw. Entgasungsflächen zuführt. Indem die Gießharzkomponenten über die schräg verlaufenden Entgasungsfläche geleitet werden, bildet sich auf diesen eine dünne Schicht der jeweiligen Komponenten aus, wobei es durch das im Vorratsbehälter vorliegende Vakuum zu einem Entweichen der in der Gießharzkomponente enthaltenen Gaskomponenten kommt.
Weiterhin weist das hier gezeigte Ausführungsbeispiel einer Batchanlage eine Umwälzeinrichtung auf, die u.a. aus einem Zirkulationsventil 23 und entsprechenden Zirkulations- bzw. Umwälzleitungen 24 bestehen. Die Zirkulations- bzw. Umwälzleitungen 24 zweigen einen Ends jeweils zwischen den der Kolbendosierpumpen 3 nachgeschalteten Rückschlagventilen 21 und den Absperrventilen 30 des Statikmischers 11 ab und münden andern Ends in den Vorratsbehälter 11. Auf diese Weise kann der gießfähige Stoff durch die Umwälzleitung im Kreis gefördert werden, wodurch es zu einer ständigen Durchmischung und Homogenisierung der Komponenten kommt. Insbesondere werden eventuell enthaltene Füllstoffe in der Schwebe gehalten und zudem in vorteilhafter Weise der Entgasungsprozess gefördert.
Zur Gewährleistung der erforderlichen Vergussqualität ist es daher unbedingt notwendig, dass nach dem Entgasen eine erneute Anreicherung der einzelnen Komponenten bzw. des Komponentengemisches mit Gas bzw. Feuchtigkeit vermieden wird. Eine nachträgliche Wiederanreicherung des gießfähigen Materials mit Gas kann insbesondere über Gasleckagen erfolgen, die möglicherweise in den unter Vakuum stehenden Teilen oder anderen Bauteilen der Anlage, die mit dem zu entgasenden bzw. entgasten Material in Kontakt stehen, vorhanden sind.
Um eventuell vorhandene Gasleckagen bzw. Gasanschlüsse innerhalb der Anlage zu überprüfen, ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der Entgasungszustand des gießfähigen Stoffes an mindestens zwei unterschiedlichen Positionen 31a, 32a, 33a, 34a, 35a in der Anlage mit mindestens einem Sensor 31, 32, 33, 34, 35 gemessen wird und dass die an den mindestens zwei Positionen 31a, 32a, 33a, 34a, 35a gemessenen Entgasungszustände miteinander verglichen werden.
In vorteilhafter Weise liegt eine der mindestens zwei Messpositionen 31a, 32a, 33a, 34a im Vorratsbehälter 1, in der Umwälzleitung 24, in der Vergussleitung bzw. Gießleitung 36 des reaktionsfähigen Gemisches, der Mischeinheit 11 oder – bezogen auf die Förderrichtung der Anlage – nach der Mischeinheit 11. Denkbar ist auch eine Positionierung nach der Kolbendosierpumpe 3. Dabei kann für jede Linie der im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigten 2-Linien-Anlage eine separate Überwachung des Entgasungszustandes erfolgen.
Vorliegend sind insgesamt sieben Sensoren 31, 32, 33, 34 platziert. Dabei sind die beiden mit ES 1 bezeichneten Sensoren 31 jeweils im Vorratsbehälter 1 für eine der beiden Gießharzkomponenten platziert, die beiden mit ES 2 bezeichneten Sensoren 32 in der Umwälzleitung 24 und die mit ES 4 bezeichneten Sensoren 34 zwischen Rückschlagventil 21 und Abzweigung der Umwälzleitung 24. Der mit ES 3 bezeichnete Sensor 33 ist – bezogen auf die Förderrichtung der Anlage – nach dem Statikmischer 11 und vor dem Gießventil 12 angeordnet.
Bei der Messung des Entgasungszustandes an der jeweiligen Position 31a, 32a, 33a, 34a ist es primär nicht erforderlich, den absoluten Wert des Entgasungszustandes zu bestimmen. Eine qualitative Messung des Entgasungszustandes, die eine Differenzierung zwischen einem niedrigeren und einem höheren Entgasungszustand zulässt, ist ausreichend. Ferner reicht es aus, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Entgasungszustand an den jeweiligen Positionen 31a, 32a, 33a, 34a nacheinander gemessen wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, je ein Sensor 31, 32, 33, 34 an den genannten Positionen 31a, 32a, 33a, 34a angeordnet ist, so dass eine gleichzeitige Messung des Entgasungszustandes erfolgen kann.
Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei einer negativen Differenz zwischen dem Entgasungszustand an der einen Messposition und dem Entgasungszustand an der mindestens zweiten, weiter stromab der Fördereinrichtung der Anlage gelegenen Messposition auf das Vorliegen einer Leckage zwischen den mindestens zwei Messpositionen in der Anlage geschlossen wird.
Dabei wird die Lokalisierung einer möglichen Leckage umso genauer je mehr Messpunkte an unterschiedlichen Positionen in der Anlage vorhanden sind. Insbesondere lässt sich eine möglicherweise vorhandene Leckage durch eine geschachtelte Messung zwischen je zwei Messpositionen mit immer kleiner werdendem Abstand zwischen den Messpositionen präzise lokalisieren. Daher ist es auch denkbar, dass neben den genannten sowie den in 1 und 2 gezeigten Messpositionen 31a, 32a, 33a, 34a, 35a noch weitere Messpositionen innerhalb der Anlage angeordnet sind.
2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer kontinuierlich arbeitenden Gießharzanlage. Diese arbeitet im Wesentlichen nach dem gleichen Verfahren wie das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Batch-Anlage. Allerdings erfolgt hier die Entgasung der jeweiligen Gießharzkomponenten nicht innerhalb des Vorratsbehälters 1, sondern jeweils in einer sogenannten Dünnschicht-Durchlaufentgasungsvorrichtung 5. Diese wird einen Ends mit der zu entgasenden Gießharzkomponente aus einem Aufgabebehälter 6 befüllt. Innerhalb der evakuierten Dünnschicht-Durchlaufentgasungsvorrichtung 5 ist ein Förderwerk angeordnet, mit dem der zu entgasende gießfähige Stoff dünnschichtig auf die Wandung der Entgasungsvorrichtung aufgebracht wird, so dass es dort zu einer Entgasung kommt. Die so entgaste Gießharzkomponente wird sodann in den ebenso unter Vakuum stehenden Vorratsbehälter 1 gefördert und im weiteren wie bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel über Kolbendosierpumpen 3, Statikmischer 11 und Gießvorrichtung 13 weiterverarbeitet.
Auch bei der kontinuierlich arbeitenden Anlage gemäß 2 sind jeweils Sensoren 31, 32, 33, 34 zur Bestimmung des Entgasungszustandes in den Vorratsbehältern 1, stromab der Dosierpumpen 3, innerhalb der Umwälzleitungen 24 sowie stromab des Statikmischers 11 angeordnet. Darüber hinaus ist jeweils ein Sensor 35 – bezogen auf die Förderrichtung der Anlage – vor der Dünnschicht-Durchlaufentgasungsvorrichtung 5 angeordnet.
Auf diese Weise kann insbesondere festgestellt werden, ob die Dünnschicht-Durchlaufentgasungsvorrichtung 5 ggf. fehlerhaft arbeitet. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der mit dem Sensor 35 gemessene Entgasungszustand der Gießharzkomponente in etwa gleich dem mit dem Sensor 31 gemessene Entgasungszustand im Vorratsbehälter 1 ist.
Selbstverständlich kann neben einer qualitativen Messung des Entgasungszustandes auch eine quantitative Messung erfolgen. Hierzu werden die jeweiligen Sensoren 31, 32, 33, 34, 35 in vorteilhafter Weise vor der Platzierung in der Anlage kalibriert. Zur Kalibrierung bzw. Eichung der Sensoren 31–35 werden zunächst die einzelnen Gießharzkomponenten bzw. das Gießharz bei bekannten Werten der zu messenden Größen vermessen, wodurch ein Abgleich der Sensoren 31, 32, 33, 34, 35 untereinander und ein Abgleich der Parameter an das vorhandene Gießharzsystem ermöglicht wird. Anschließend können die derart geeichten Sensoren an verschiedenen Messpositionen 31a, 32a, 33a, 34a in die Gießanlage integriert werden.
Neben der Messung des Entgasungszustandes können die Sensoren 31, 32, 33, 34, 35 darüber hinaus nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auch zur Messung der Dichte und/oder der Temperatur und/oder des Volumen-Massenstroms und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des gießfähigen Stoffes und/oder der Konzentration einer im gießfähigen Stoff enthaltenen Substanz verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Dünnschicht-Entgaser/Vorratsbehälter
3: Kolbendosierpumpe
5: Dünnschicht-Durchlaufentgasungsvorrichtung
6: Aufgabebehälter
11: Statikmischer
12: Gießventil für reaktionsfähige Gießmasse
13: Gießvorrichtung für reaktionsfähige Gießmasse mit mindestens einer Form
18: Vakuumpumpvorrichtung
19: Vakuumabsperrventil
21: Rückschlagventil
22: Synchronisierungsvorrichtung
23: Zirkulationsventile
24: Zirkulationsleitung/Umwälzleitung
30: Absperrventile für Statikmischer
31: Entgasungssensor ES 1 im Dünnschicht-Entgaser/Vorratsbehälter
32: Entgasungssensor ES 2 in Zirkulationsleitung
33: Entgasungssensor ES 3 in reaktionsfähiger Gießmasse
34: Entgasungssensor ES 4 in Gießleitung
35: Entgasungssensor ES 5 in Zulaufleitung für Entgasungsvorrichtung
31a: Position des Sensors ES 1 im Dünnschicht-Entgaser/Vorratsbehälter
32a: Position des Sensors ES 2 in Zirkulationsleitung
33a: Position des Sensors ES 3 in reaktionsfähiger Gießmasse
34a: Position des Sensors ES 4 in Gießleitung
35a: Position des Sensors ES 5 in Zulaufleitung für Entgasungsvorrichtung
36: Gießleitung/Vergussleitung für reaktionsfähige Gießmasse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0206309 A2 [0006]
CH 685754 A5 [0006]
DE 102009048646 A1 [0008, 0023]

Claims

Verfahren zur Überprüfung von Gas-Leckagen in einer Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere in einer Gießharzanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungszustand des gießfähigen Stoffes an mindestens zwei unterschiedlichen Positionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) in der Anlage mit mindestens einem Sensor (31, 32, 33, 34, 35) gemessen wird und dass die an den mindestens zwei Positionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) gemessenen Entgasungszustände miteinander verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer negativen Differenz zwischen dem Entgasungszustand an der einen Messposition (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) und dem Entgasungszustand an der mindestens zweiten, weiter stromab der Förderrichtung der Anlage gelegenen Messposition (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) auf das Vorliegen einer Leckage zwischen den mindestens zwei Messpositionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) in der Anlage geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der mindestens zwei Messpositionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) a. in einem Vorratsbehälter (1) für den gießfähigen Stoff oder b. in einer Umwälzleitung (24) für den gießfähigen Stoff oder c. in einer Vergussleitung (36) für den gießfähigen Stoff oder d. in Förderrichtung vor einem Durchlaufentgaser (5) für den gießfähigen Stoff oder e. in Förderrichtung nach einem Durchlaufentgaser (5) für den gießfähigen Stoff oder f. in Förderrichtung vor einer Mischeinheit (11) für die gießfähigen Stoffe oder g. in Förderrichtung nach einer Mischeinheit (11) für die gießfähigen Stoffe angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Sensoren (31, 32, 33, 34, 35) zur gleichzeitigen Messung an den mindestens zwei Messpositionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es als online-Verfahren während des Betriebes der Anlage durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (31, 32, 33, 34, 35) ein Ultraschallsensor mit einem Sender und einem Empfänger für Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender an einem Ort in dem gießfähigen Stoff eine akustische Welle erzeugt, die nach Ausbreitung durch den gießfähigen Stoff vom Empfänger an einem anderen Ort detektiert wird, wobei aus der Messung der Wellenausbreitungseigenschaften, insbesondere aus Laufzeitunterschieden und/oder Schallintensitäten, die Schallgeschwindigkeit im gießfähigen Stoff und/oder die akustische Dämpfung des gießfähigen Stoffes bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Schallgeschwindigkeit und/oder der akustischen Dämpfung der Entgasungszustand und/oder die Dichte und/oder die Temperatur und/oder der Volumen- bzw. Massenstrom und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des gießfähigen Stoffes und/oder die Konzentration einer im gießfähigen Stoff enthaltenen Substanz bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (31, 32, 33, 34, 35) vor der Messung bei einem bekannten Wert des Entgasungsgrads und/oder der Dichte und/oder der Temperatur und/oder des Volumen- bzw. Massenstroms und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des gießfähigen Stoffes und/oder der Konzentration einer im gießfähigen Stoff enthaltenen Substanz kalibriert wird.
Vorrichtung zur Überprüfung von Gas-Leckagen in einer Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere in einer Gießharzanlage, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sensoren (31, 32, 33, 34, 35) zur Messung des Entgasungszustands des gießfähigen Stoffes an mindestens zwei unterschiedlichen Positionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) in der Anlage vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Vergleichen der an den mindestens zwei Positionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) gemessenen Entgasungszustände vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung bei einer negativen Differenz zwischen dem Entgasungszustand an der einen Messposition (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) und dem Entgasungszustand an der mindestens zweiten, weiter stromab der Förderrichtung der Anlage gelegenen Messposition (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) ein Signal ausgibt, dass Informationen auf das Vorliegen einer Leckage zwischen den mindestens zwei Messpositionen (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) in der Anlage und/oder die Leckrate und/oder die gemessenen Entgasungszustände enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Sensoren (31, 32, 33, 34, 35) Ultraschallsensoren mit einem Sender und einem Empfänger für Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit im gießfähigen Stoff und/oder akustischen Dämpfung des gießfähigen Stoffes der Sender an einem Ort im gießfähigen Stoff eine akustische Welle erzeugt, die der an einen anderen Ort angeordnete Empfänger nach Ausbreitung durch den gießfähigen Stoff detektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Sensoren (31, 32, 33, 34, 35) dazu ausgebildet und bestimmt sind, aus der Schallgeschwindigkeit im gießfähigen Stoff und/oder der akustischen Dämpfung des gießfähigen Stoffes den Entgasungszustand und/oder die Dichte und/oder die Temperatur und/oder den Volumen- bzw. Massenstrom und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des gießfähigen Stoffes und/oder die Konzentration einer im gießfähigen Stoff enthaltenen Substanz zu bestimmen.
Anlage zur dosierten Abgabe von gießfähigen Stoffen, insbesondere Gießharzanlage, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15.