DE102018004990A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Leiten einer Flüssigkeit in einer Leitung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Leiten einer Flüssigkeit in einer Leitung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Leiten einer Flüssigkeit in einer Leitung von einem Einlass zu einem Auslass mit einem Druckregler, um am Einlass vorliegende Druckschwankungen auszugleichen, wobei sie eine Volumenstrommesseinrichtung aufweist, um den Volumenstrom in der Leitung zu messen und bei der die Volumenstrommesseinrichtung steuernd mit dem Druckregler in Verbindung steht, sowie ein Verfahren, bei dem mit einem Druckregler Druckschwankungen am Einlass der Leitung ausgeglichen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Leiten einer Flüssigkeit in einer Leitung von einem Einlass zu einem Auslass mit einem Druckregler, um am Einlass vorliegende Druckschwankungen auszugleichen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Leiten einer Flüssigkeit durch eine Leitung, bei dem mit einem Druckregler Druckschwankungen am Einlass der Leitung ausgeglichen werden.
  • Eine Flüssigkeit ist jedes förderbare nicht gasförmige Medium wie insbesondere auch eine Flüssigkeit mit erhöhter Viskosität.
  • Eine Anordnung mit einem derartigen Hydraulikdruckregler ist beispielsweise aus der DE 20 2015 008 388 U1 bekannt. Der Inhalt dieser Gebrauchsmusterschrift gilt vollständig auch als Inhalt der vorliegenden Anmeldung, da auch für das erfindungsgemäße Verfahren ein derartiger Druckregler besonders vorteilhaft ist.
  • Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden insbesondere zum Leiten von gepumpten oder unter Druck stehenden Klebstoffen zu einem Auftragskopf verwendet. Da durch die Fördereinrichtung der an der Vorrichtung anstehende Druck der Flüssigkeit in der Leitung variiert, wurde ein Druckregler vorgeschlagen, damit am Auslass eine Flüssigkeit mit möglichst konstantem Druck anliegt. Diese Flüssigkeit mit konstantem Druck kann anschließend für eine Sprüh- oder Schlitzdüse oder einen Raupenauftrag verwendet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren weiterzuentwickeln, um auch in extremen Bedingungen eine definierte Auftragsmenge pro Fläche zu erzielen.
  • Diese Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst, die eine Volumenstrommesseinrichtung aufweist, um den Volumenstrom in der Leitung zu messen und bei der die Volumenstrommesseinrichtung steuernd mit dem Druckregler in Verbindung steht.
  • Verfahrensmäßig wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, dass ein dem Volumenstrom in der Leitung entsprechendes Messsignal erfasst wird und dieses Messsignal zur Steuerung des Druckreglers verwendet wird.
  • Dabei wird zur Volumenstromreglung ein Druckregler eingesetzt. Im Gegensatz hierzu werden beim Patent US 5,475,614 A sowie bei den bei den beiden deutschen Patenten DE 60 2004 006 425 T2 und DE 10 2007 053 073 A1 jeweils Drosselventile (Stromregelventil) eingesetzt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine kompakte Einheit, welche sich komplett am Roboterarm befinden kann mit nur einer Schlauchzuführung zum Roboter. Der Druckregler und die Messzelle sind direkt hintereinandergeschaltet, ohne eine Art von Rohr- oder Schlauchverbindung.
  • Beim Reduzieren des Ausgangsdruckes erfolgt erfindungsgemäß eine interne Druckentlastung (über das Kammervolumen des Regelkolbens). Somit ist eine Rücklaufleitung nicht erforderlich. Bei den drei oben genannten Patenten ist hingegen eine Rücklaufleitung erforderlich.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung beschreibt einen völlig anderen Anwendungsbereich. Sie ist vorzugsweise eine beheizte Vorrichtung, die Medien bis über 200 °C fördern kann. Demnach sind auch alle Komponenten, Dichtungen etc. ausgelegt. Es können Medien mit Viskositäten von bis zu 1.000.000 mPa*s, wie z.B. Butyl verarbeitet und gefördert werden. Es können Betriebsdrücke von über 200 bar gefahren werden. Dies ist bei allen anderen vorbekannten Vorrichtungen nicht der Fall- Dort werden nur Komponenten für kalte, niedrigviskose Medien (Lacke, Dispersionen, Öl, Wasser) beschrieben. Die Betriebsdrücke bei solchen Systemen liegen üblicherweise nicht über 20 - 30 bar.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass auch bei konstantem Druck in Folge von Temperaturänderungen oder Änderungen in der Konsistenz der Flüssigkeit der Volumenstrom am Auslass schwankt. Dieser variierende Volumenstrom kann auf einfache Art und Weise dadurch beeinflusst werden, dass der am Druckregler eingestellte Druck variiert wird. Hierzu ist nur eine Volumenstrommesseinrichtung notwendig, die beispielsweise in Strömungsrichtung hinter dem Druckregler eingebaut werden kann, und eine Verbindung zwischen der Volumenstrommesseinrichtung und dem Druckregler, die in der Regel über die Steuerung der Vorrichtung läuft.
  • Dies ermöglicht es, auch einfachere Pumpen zu verwenden, da die Vorrichtung die Druck- und Volumenstromschwankungen ausgleicht. Außerdem wirkt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Änderung der Viskosität der Flüssigkeit nicht mehr auf die abgegebene Flüssigkeitsmenge aus.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorrichtung am Auslass eine Flanschfläche aufweist. Dies ermöglicht es, direkt am Auslass unterschiedliche Flüssigkeitsweiterleitungseinrichtungen wie insbesondere einen Auftragskopf anzuordnen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn ein derartiger Auftragskopf mindestens eine Sprüh- oder Schlitzdüse und mindestens einen Raupenauftragsausgang aufweist. Der Auftragskopf kann jedoch auch entweder mit einer oder mehreren Sprüh- oder Schlitzdüsen oder mit einem oder mehreren Raupenauftragsausgängen ausgebildet sein.
  • Die gesamte Vorrichtung ist starr ausgebildet, um Schwankungen im Volumenstrom durch sich weitende Leitungen oder eine andere Veränderung des Leitungsvolumens zu vermeiden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Leitung vom Einlass bis zum Auftragskopf starr ausgebildet ist. Die direkte Anordnung des Auftragskopfes am Grundkörper der Vorrichtung führt dazu, dass für den Auftragskopf keine separate Heizung vorgesehen werden muss.
  • Die Vorrichtung ist derart klein herzustellen, dass sie an einem Roboterarm angeordnet werden kann und auch in schwer zugänglichen Bereichen einen definierten Flüssigkeitsauftrag ermöglicht.
  • Der kompakte Aufbau ermöglicht es, dass die Vorrichtung ein Spülmodul aufweist, um die Leitung mit einem Spülmittel zu spülen. Das Spülmodul kann in die Vorrichtung integriert sein oder an ihr angeflanscht sein.
  • Eine vorteilhafte Verfahrensführung sieht vor, dass die Geschwindigkeit einer Förderanlage zur Steuerung des Druckreglers verwendet wird. Dadurch steuert die Maschinengeschwindigkeit den Volumenstrom am Druckregler.
  • Sofern der Auftragskopf relativ zum Medium bewegt wird, ist es vorteilhaft, wenn die Geschwindigkeit des Auftragskopfes relativ zum Medium zur Steuerung des Druckreglers verwendet wird.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass das dem Volumenstrom in der Leitung entsprechende Messsignal zur Steuerung des Druckreglers und zur Steuerung der Geschwindigkeit der Förderanlage oder des Auftragskopfes verwendet wird.
  • Insbesondere wenn die Flüssigkeit mit einer Pumpe zum Einlass gefördert wird, ist es vorteilhaft, wenn die Pumpe druckgeregelt ist.
  • Ein besonderes Anwendungsgebiet erschließt sich, wenn die Flüssigkeit einen Klebstoff und insbesondere ein Schmelzklebstoff ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden beschrieben. Es zeigt
    • 1 schematisch die Anordnung von Auftragskopf, Druckregler und Steuerung,
    • 2 eine Vorrichtung ohne Auftragskopf,
    • 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung,
    • 4 eine perspektivische Ansicht eines ausgebauten Druckreglers,
    • 5 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit Auftragskopf und
    • 6 eine perspektivische Ansicht einer Messzelle zur Ermittlung des Volumenstroms.
  • Die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 dient zum Leiten einer Flüssigkeit 2 in einer Leitung 3 von einem Einlass 4 zu einem Auslass 5. Zwischen dem Einlass 4 und dem Auslass 5 wirkt ein Druckregler 6 auf die Flüssigkeit 2 in der Leitung 3, um am Einlass 4 vorliegende Druckschwankungen der Flüssigkeit 2 auszugleichen.
  • Zwischen dem Druckregler 6 und dem Auslass 5 ist eine Volumenstrommesseinrichtung 7 vorgesehen, die in Strömungsrichtung 8 nach dem Druckregler 6 den Volumenstrom 9 in der Leitung 3 zwischen dem Druckregler 6 und dem Auslass 5 zu messen. Die Volumenstrommesseinrichtung 7 steht über die Leitung 10 mit der Steuerung 11 in Verbindung, die über die Leitung 12 auf ein Proportionalventil 13 wirkt, das über die Leitung 14 mit dem Druckregler 6 in Verbindung steht. Darüber hinaus steht die Steuerung 11 auch mit einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung 15 in Verbindung und sie kann über die Leitung 16 die Geschwindigkeit eines Auftragskopfes oder einer Förderanlage beeinflussen.
  • Die 2 zeigt den Grundkörper 20 der Vorrichtung 1 mit dem Einlass 4, zwei Auslässen 5a und 5b und dem Druckregler 6. Der Grundkörper 20 weist eine Messzelle 21 als Volumenstrommesseinrichtung und eine Flanschfläche 22 zum Anbringen eines Auftragskopfes 23 auf. Dieser Auftragskopf 23 ist auch in 5 gezeigt. In der dort gezeigten Ausführungsform sind als Sprühmodule zwei Sprühdüsen 24 und 25 und als Raupenmodul ein Raupenauftragsausgang 26 vorgesehen.
  • Die Leitung 3 ist vom Einlass 4 bis zu den Auslässen 5a und 5b und sogar bis zu den Sprühdüsen 24, 25 und bis zum Raupenauftragsausgang 26 starr ausgebildet, das heißt sie ist im metallischen Grundkörper vorgesehen, sodass keine flexiblen Leitungen benötigt werden.
  • Die 2 und 5 zeigen auch das Spülmodul 27 mit dem Spülmitteleingang 28, das dazu dient, die Leitung 3 mit einem Spülmittel (nicht gezeigt) zu spülen.
  • Der Druckregler 6 weist einen Pneumatikzylinder 29 auf, der an einer Einrichtung 30 befestigt ist und den Druck im Klebstoff am Klebstoffeingang 31 mittels des Kolbens 32 beeinflusst. Die Messzelle 21 misst den Volumenstrom in der Leitung 33 hinter dem Druckregler 6 im Grundkörper 34 hinter dem Flüssigkeitsauslass 35.
  • Dadurch wird es möglich, mit der Messzelle 21 als Volumenstrommesseinrichtung 7 ein Messsignal 36 zu erfassen, das über die Leitung 10 und die Steuerung 11 zur Steuerung des Druckreglers 6 verwendet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202015008388 U1 [0003]
    • US 5475614 A [0008]
    • DE 602004006425 T2 [0008]
    • DE 102007053073 A1 [0008]

Claims (14)

  1. Vorrichtung (1) zum Leiten einer Flüssigkeit (2) in einer Leitung (3) von einem Einlass (4) zu einem Auslass (5) mit einem Druckregler (6), um am Einlass (4) vorliegende Druckschwankungen auszugleichen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Volumenstrommesseinrichtung (7) aufweist, um den Volumenstrom (9) in der Leitung (3) zwischen dem Druckregler (6) und dem Auslass (5) zu messen, und die Volumenstrommesseinrichtung (7) steuernd mit dem Druckregler in Verbindung steht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenstrommesseinrichtung (7) in Strömungsrichtung (8) nach dem Druckregler (6) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie am Auslass (5) eine Flanschfläche (22) aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Auslass (5) ein Auftragskopf (23) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragskopf (23) eine Sprühdüse (24, 25), eine Schlitzdüse oder einen Raupenauftragsausgang (26) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3) vom Einlass (4) bis zum Auftragskopf (23) starr ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Spülmodul (27) aufweist, um die Leitung (3) mit einem Spülmittel zu spülen.
  8. Verfahren zum Leiten einer Flüssigkeit (2) durch eine Leitung, bei dem mit einem Druckregler (6) Druckschwankungen am Einlass (4) der Leitung (3) ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Volumenstrom in der Leitung (3) entsprechendes Messsignal (36) erfasst wird und dieses Messsignal (36) zur Steuerung des Druckreglers (6) verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung den statischen und den dynamischen Druck angleicht.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit einer Förderanlage zur Steuerung des Druckreglers verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit eines Auftragskopfes (23) zur Steuerung des Druckreglers verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (2) mit einer Pumpe druckgeregelt zum Einlass gefördert wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (2) ein Klebstoff ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (2) ein Schmelzklebstoff ist.
DE102018004990.7A 2017-06-23 2018-06-25 Vorrichtung und Verfahren zum Leiten einer Flüssigkeit in einer Leitung Withdrawn DE102018004990A1 (de)

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US5475614A (en) 1994-01-13 1995-12-12 Micro-Trak Systems, Inc. Method and apparatus for controlling a variable fluid delivery system
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