DE102015113372A1 - Verfahren und vorrichtung zum dosieren - Google Patents

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Abstract

Zum ordnungsgemäßen Dosieren eines in einer Kartusche befindlichen fließfähigen Mediums und zum Verhindern des Tropfens sind Verfahren und Vorrichtungen vorgesehen, mit denen der Druck, mit dem das Medium beaufschlagt wird, gemessen wird, wobei der Druck in Abhängigkeit von der Füllmenge verändert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Dosieren eines in einer Kartusche befindlichen fließfähigen Mediums. Beispielsweise wird Polyurethan-Heißleim, sogenannter PU-Hotmelt, aus Kartuschen in Form von Behältern, Spritzen oder dergleichen dosiert, wobei das in der Kartusche befindliche Medium mit Druck beaufschlagt wird. Zusätzlich kann ein Dosierventil vorgesehen sein, mit dessen Hilfe vorbestimmte Portionen (Tropfen) aus der Kartusche ausgebracht werden.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Dosieren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Menge an dosiertem Medium konstant bleibt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass der Druck, mit dem das Medium beaufschlagt wird, gemessen wird, und in Abhängigkeit von der in der Kartusche befindlichen Füllmenge während des Dosierens verändert wird.
  • Durch eine Druckmessung des an das in der Kartusche befindliche Medium angelegten Drucks lässt sich dieser auf präzise Weise steuern, so dass entweder bei unterschiedlich großen Kartuschen oder aber bei einer sich entleerenden Kartusche die in der Kartusche befindliche Füllmenge berücksichtigt werden kann. So ist beispielsweise der auf das Medium aufzubringende Druck für unterschiedlich große Kartuschenvolumina verschieden. In ähnlicher Weise ist es einer konstanten Dosiermenge förderlich, wenn der aufgebrachte Druck bei sich entleerender Kartusche angepasst wird.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann der Druck auf das Medium über den Unterdruckanschluss einer Venturidüse aufgebracht werden, indem der Ausgang der Venturidüse verschlossen wird. Bei dieser Variante lässt sich durch Öffnen des Ausgangs der Venturidüse der auf das Medium ausgeübte (Über-)Druck in einen Unterdruck umwandeln, so dass auf sehr einfache Weise ein Zurückhalten des Mediums in der Kartusche mit Hilfe der Unterdruckbeaufschlagung möglich ist. Dennoch wirkt sich die Venturidüse bei Aufbringen des (positiven) Drucks auf das Medium nicht negativ aus, da die Durchflussmenge sehr gering ist und sich die Wirkung der Düse erst bei einem größeren Durchfluss einstellt.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Verfahren zum Zurückhalten eines in einer Kartusche befindlichen fließfähigen Mediums, wobei das in der Kartusche befindliche Medium mit Unterdruck beaufschlagt wird, um ein Austreten des Mediums aus der Kartusche zu verhindern. Ein derartiges Verfahren ist grundsätzlich bekannt und wird angewendet, um in Dosierpausen ein unerwünschtes Austreten des Mediums aus der Kartusche zu verhindern. Auch kann das Verfahren angewendet werden, um bei einem Kartuschenwechsel zu verhindern, dass vor Beginn des eigentlichen Dosiervorgangs Medium unerwünscht austritt. Um das Medium kontrolliert in der Kartusche zu halten, muss ein in einem engen Bereich liegender Unterdruck an das Medium in der Kartusche angelegt werden. So ist beispielsweise bei einer Kartusche mit 30 cm3 Inhalt und einem Medium mit einer Dichte von 1 bis 1,3 g/cm3 ein Unterdruck von 8 bis 15 mbar, abhängig von der Oberflächenspannung, erforderlich, um das Medium ohne zu tropfen in der Kartusche zu halten. Ist der Unterdruck zu gering, tropft das Medium aus der Kartusche aus. Ist dieser zu hoch, so wird Luft in die Kartusche gezogen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass ein Austreten von Medium aus der Kartusche in Dosierpausen oder bei einem Kartuschenwechsel zuverlässig verhindert werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, dass die in der Kartusche befindliche Füllmenge erfasst wird, und dass der erforderliche Unterdruck in Abhängigkeit von der erfassten Füllmenge eingestellt wird. Hierdurch wird einerseits sichergestellt, dass bei einer vollen Kartusche aber auch bei einer fast leeren Kartusche jeweils der richtige Unterdruck angelegt wird, um ein Austropfen des Mediums sowie ein Einziehen von Luft in das Medium zu verhindern. Gleichzeitig kann beispielsweise bei einem Entnehmen einer teilweise entleerten Kartusche der Unterdruck in Abhängigkeit von der Füllmenge so gewählt werden, dass weder Medium aus der Kartusche austritt noch Luft in die Kartusche gezogen wird.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung und in den Unteransprüchen beschrieben.
  • So kann die in der Kartusche befindliche Füllmenge unter Verwendung eines Füllstandsensors ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die in der Kartusche befindliche Füllmenge dadurch zu ermitteln, dass die aus einer vollständig gefüllten Kartusche ausgetretene Medienmenge ermittelt wird. So ist es grundsätzlich bekannt, welches Volumen durch einen einzelnen Dosiervorgang aus der Kartusche austritt. Durch Zählen der durchgeführten Dosiervorgänge lässt sich hierdurch auf die in der Kartusche noch befindliche Restmenge an Medium rückschließen.
  • Um den erforderlichen Unterdruck genau einstellen zu können, kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn der Unterdruck auf das Medium über den Unterdruckanschluss einer Venturidüse aufgebracht wird und wenn der erforderliche Unterdruck durch Messen des an die Venturidüse angelegten Überdrucks eingestellt wird. Durch Aktivierung der Venturidüse entsteht an dem Unterdruckanschluss der Venturidüse ein Unterdruck proportional zum Druck vor der Venturidüse. Hierbei ist für eine Bauform das Verhältnis zwischen Unterdruck und Versorgungsdruck der Venturidüse immer gleich, so dass der gewünschte Unterdruck durch Messen des Überdrucks vor der Venturidüse präzise eingestellt werden kann.
  • Zum Beaufschlagen des Mediums mit Überdruck oder mit Unterdruck kann es vorteilhaft sein, wenn ein Druckregelventil verwendet wird, in das ein Druckmesser integriert ist. Ein solches Druckregelventil mit integriertem Druckmesser ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 101 542.8 beschrieben. Der Inhalt dieser Patentanmeldung wird deshalb durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht, ohne diesen nochmals zu wiederholen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, wenn zum Beaufschlagen des Mediums sowohl mit Überdruck wie auch mit Unterdruck ein und dieselbe Venturidüse verwendet wird, da in diesem Fall mit nur einem einzigen Bauteil durch einfaches Verschließen des Ausgangs der Venturidüse von Unterdruck auf Überdruckerzeugung innerhalb der Kartusche umgeschaltet werden kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese eine Vorrichtung zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren, wobei die Vorrichtung ein Druckregelventil mit integrierter Druckmesseinrichtung, eine über das Druckregelventil an ihrem Eingang mit Druckluft beaufschlagbare Venturidüse und einen an dem Unterdruckanschluss der Venturidüse angeschlossenen Kartuschenanschluss umfasst. An den Ausgang der Venturidüse ist dabei ein Sperrventil angeschlossen und es ist eine Einrichtung zur Erfassung des Füllstands in einer Kartusche vorgesehen. Schließlich erfolgt durch eine (elektronische) Steuerung das Ansteuern des Druckregelventils und des Sperrventils in Abhängigkeit von dem erfassten Füllstand.
  • Bei der beschriebenen Vorrichtung kann es vorteilhaft sein, wenn in der Steuerung eine Tabelle abgespeichert ist, in der Druckwerte in Abhängigkeit von einem Füllstand einer Kartusche enthalten sind. Da mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung der Füllstand in einer Kartusche bekannt ist, kann unter Anwendung der Tabelle der erforderliche Unterdruck immer durch einen vor der Venturidüse geregelten Druck erzeugt werden. Da mit der Vorrichtung auch bekannt ist, wie weit eine Kartusche gefüllt ist, kann der jeweils zum Entnehmen einer teilweise oder auch ganz gefüllten Kartusche erforderliche Druck stets richtig eingestellt werden.
  • Die Einrichtung zur Erfassung des Füllstands kann durch eine Leiter mit Hall-Sensoren (lineares Array) und einen in einem Kolben der Kartusche angeordneten Magneten gebildet sein.
  • Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die Figur zeigt eine schematische Ansicht einer Dosieranlage.
  • In der in der Figur dargestellten Dosieranlage ist in einer Kartuschenhalterung 10 eine Kartusche 12 angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel und in der dargestellten Befüllung etwa zu 60% mit einem fließfähigen Medium 14, beispielsweise PU-Hotmelt, befüllt ist. Um das Medium 14 mit Druck oder mit Unterdruck zu beaufschlagen, ist zur Medientrennung ein Kolben 16 vorgesehen, der an seiner Oberseite mit Luft 18 beaufschlagt wird, die über einen Kartuschenanschluss 20 wahlweise mit Überdruck oder mit Unterdruck versehen wird.
  • Mit dem Bezugszeichen 22 ist ein optionaler Füllstandsensor bezeichnet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein lineares Array aus Hall-Sensoren umfasst, die mit einem in dem Kolben 16 angeordneten Magneten zusammenwirken. Die Bezugszeichen 24 und 26 bezeichnen jeweils eine Heizeinrichtung für die Kartusche sowie eine Heizeinrichtung für einen Medienkanal 28.
  • Im Anschluss an den Medienkanal 28 ist ein Dosierventil 30 vorgesehen, das mit Hilfe eines Ventilantriebs 32 eine gewünschte Dosierung vornehmen kann. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet hierbei eine Temperaturregelung für das Ventil.
  • Um einen präzise einstellbaren Druck an dem Kartuschenanschluss 20 vorsehen zu können, ist ein Druckregelventil 36 vorgesehen, das einen integrierten Drucksensor 38 aufweist. Das Druckregelventil enthält selbst einen integrierten Mikrocontroller 40, der wiederum von einer Zentralsteuerung 42 angesteuert werden kann. Auf diese Weise lässt sich am Ausgang 44 des Druckregelventils ein präzise einstellbarer Überdruck ausgeben, der von einer Druckversorgungsleitung 46 am Eingang des Druckregelventils 36 abgeleitet wird.
  • Der Ausgang 44 des Druckregelventils 36 ist zu einem Druckanschluss 48 einer Venturidüse 50 geführt, deren Unterdruckanschluss 52 mit dem Kartuschenanschluss 20 verbunden ist. Der Ausgang 54 der Venturidüse 50 ist über ein von der Steuerung 42 ansteuerbares Sperrventil 56 mit einer Leitung 58 für geführte Rückluft verbunden.
  • Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:
    Solange das Sperrventil 56 geschlossen ist, ist der Luftraum 18 der Kartusche 12 über den Kartuschenanschluss 20 mit dem Druckregelventil 36 verbunden. Mit Hilfe der Steuerung 42 kann über das Druckregelventil 36 jeder Druck präzise eingestellt werden kann. Gleichzeitig kann dieser Druck über den Drucksensor 38 präzise gemessen und in Abhängigkeit des Füllstands in der Kartusche nach Bedarf eingestellt werden.
  • Die Dosiermenge wird über viele Zyklen präzise bestimmt. Der Druck kann so nachgeregelt werden, dass die Dosiermenge konstant bleibt. Bei Medien, bei denen die Dosiermenge wesentlich von der Temperatur abhängig ist, kann die Temperatur so verändert werden, dass die Dosiermenge konstant bleibt.
  • Wird das Sperrventil 56 geöffnet, so entsteht im Luftraum 18 der Kartusche 12 ein Unterdruck und zwar proportional zu dem Druck am Eingang 48 der Venturidüse 50. Da das Verhältnis zwischen Unterdruck und Versorgungsdruck immer gleich ist, kann der gewünschte Unterdruck entsprechend einer in der Steuerung 42 abgelegten Tabelle immer durch einen geregelten Überdruck vor der Venturidüse 50 erzeugt werden. Da die Steuerung 42 weiß, wie weit eine Kartusche gefüllt ist, kann auch beim Entnehmen einer Kartusche der erforderliche Unterdruck richtig eingestellt werden.
  • Wenn eine neue Kartusche eingesetzt wird, kann diese an ihrem Ausgang zunächst durch einen Verschlussstopfen verschlossen sein. Hierdurch ist es möglich, zunächst über den Kartuschenanschluss 20 Unterdruck anzulegen und anschließend den Verschlussstopfen zu entfernen. Hierdurch lässt sich die Kartusche ohne jedes Tropfen einsetzen.
  • Wird eine teilweise entleerte Kartusche entnommen, so weiß die Steuerung 42 ebenfalls, wie weit diese entleert ist und der Unterdruck kann durch entsprechendes Einstellen des Überdrucks am Ausgang 44 des Druckregelventils 36 entsprechend angelegt werden. Hierdurch kann die Kartusche entnommen werden, ohne dass sie tropft oder dass Luft in das Innere der Kartusche eingezogen wird.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung sind sämtliche Pneumatikventile an dem Dosierventil 30 angeordnet, wodurch die Anzahl der Schläuche bei gleichzeitig minimiertem Volumen minimiert ist. Durch das Druckregelventil 36 lässt sich der Druck vor der Venturidüse 50 messen und er kann abhängig vom gewünschten Unterdruck und abhängig von der momentanen Füllhöhe automatisch wie gewünscht eingestellt werden.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014101542 [0013]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Dosieren eines in einer Kartusche befindlichen fließfähigen Mediums, wobei das in der Kartusche befindliche Medium mit Druck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, mit dem das Medium beaufschlagt wird, gemessen wird, und in Abhängigkeit von der in der Kartusche befindlichen Füllmenge während des Dosierens verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf das Medium über den Unterdruckanschluss einer Venturidüse aufgebracht wird, indem der Ausgang der Venturidüse verschlossen wird.
  3. Verfahren zum Zurückhalten eines in einer Kartusche befindlichen fließfähigen Mediums, wobei das in der Kartusche befindliche Medium mit Unterdruck beaufschlagt wird, um ein Austreten des Mediums aus der Kartusche zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Kartusche befindliche Füllmenge erfasst wird, und dass der erforderliche Unterdruck in Abhängigkeit von der erfassten Füllmenge eingestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck auf das Medium über den Unterdruckanschluss einer Venturidüse aufgebracht wird, und dass der erforderliche Unterdruck durch Messen des an die Venturidüse angelegten Überdrucks eingestellt wird.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beaufschlagen des Mediums mit Überdruck oder mit Unterdruck ein Druckregelventil verwendet wird, in das ein Druckmesser integriert ist.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beaufschlagen des Mediums sowohl mit Überdruck wie auch mit Unterdruck ein und dieselbe Venturidüse verwendet wird.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Kartusche befindliche Füllmenge unter Verwendung eines Füllstandsensors ermittelt wird.
  8. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Kartusche befindliche Füllmenge durch Erfassen der aus der Kartusche ausgetretenen Medienmenge ermittelt wird.
  9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: – ein Druckregelventil (36) mit integrierter Druckmesseinrichtung (38), – eine über das Druckregelventil (36) an ihrem Eingang (48) mit Druckluft beaufschlagbare Venturidüse (50), – einen an dem Unterdruckanschluss (52) der Venturidüse (50) angeschlossenen Kartuschenanschluss (20), – ein an den Ausgang (54) der Venturidüse (50) angeschlossenes Sperrventil (56), – eine Einrichtung (22) zur Erfassung des Füllstands in einer Kartusche (12), und – eine Steuerung (42), die das Druckregelventil (36) und das Sperrventil (56) in Abhängigkeit von dem erfassten Füllstand ansteuert.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerung (42) eine Tabelle abgespeichert ist, in der Druckwerte in Abhängigkeit von einem Füllstand einer Kartusche (12) enthalten sind.
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