DE19521999A1 - Stufenlos dosierbare Handpistole für hoch oder höher viskose Fluide als Ausbringpistole - Google Patents

Description

Die Neuerung beschreibt eine über den Abzugshebel stufenlos dosierbare Kartuschenpistole, bei welcher die Dosierbarkeit des auszutragenden hochviskosen Fluids zum einen luftmengengesteuert, zum anderen druckgesteuert regelbar, und impulslängengesteuert elektronisch regelbar ausgestaltet wird.

Stand der Technik in diesem Segment sind Druckluftausbringpistolen, welche impulssteuernd die Massenmenge aus dem Vorratsbehälter ausbringen, wobei eine Nachlauffunktion des hoch- oder höherviskosen Fluids dadurch verhindert wird, das bei einem schlagartigen Druckentlasten die intramolekular aufgebaute Spannung abbaut, und so ein Nachlaufen verhindert wird. Der Anwender muß durch Bedienen des Ausbringschalters, welcher die Luft freigibt, die Impulslänge durch Geöffnethalten der Schalteinrichtung vorgeben. In dieser allgemein gängigen Funktionspraxis hat sich diese Impulssteuermethode bei allen derartigen Systemen als Produktionsstandard durchgesetzt, wobei verschiedene Hersteller vor oder nach dem Auslösemechanismus eine Druckregulierung geschaltet haben. Bei Aufnahme der Drucksteuerungsfunktionen aller dieser Systeme im Stand der Technik sind Flankensteilheiten des aufsteigenden Drucks sowie bei abfallenden Druckflanken die Steilheiten dieser charakteristisch.

Die Mafa Sebald GmbH hat dieses Konzept für den Anwender als stufenlos regelbar dosierbare Einheit in der Art umgewandelt, daß nach der Art der Impulssteuermethode eine elektronische Regelung einer stufenlos einstellbaren Ausbringpistole entstand, wobei dieser Einheit ein Dämpfervorsatz zur Sinuslinearisierung der Verlaufsflanken vorgeschaltet worden ist.

Bei diesen, nach dem MAFA-Konzept ausgelegten elektronisch gesteuerten Ausbringpistolen ist diese Impulssteuermethode in Verbindung mit einer Regel-Steuereinheit in bezug auf die Impulsdauer, für die MAFA-Sebald GmbH als besonders schützenswert hervorzuheben, da der elektronische Aufwand in dieser direkt, quasi digitalen Einheit sehr niedrig gehalten werden kann, und eine für den Anwender sehr einfache Dosierung gewährleistet werden kann, was im Gegensatz zum Stand der Technik, nach der Impulsmethode mittels Handschaltung die Geschwindigkeitsreduzierung der Austragsmenge mit kurzen schnellhintereinanderliegenden Schaltvorgängen realisiert werden muß, was doch einen sehr erheblichen Bedienungsaufwand des Anwenders voraussetzt.

Eine andere Entwicklungsperspektive dieser Neuerung aus dem Hause MAFA-Sebald trägt vor allen Dingen in der Ausbringung den polymercharakteristischen Eigenschaften Rechnung, wobei die Ausbringung luftmengen- und druckgeregelt derart gestaltet wird, daß die Luftmengengeber und der Auslöser bzw. Druckregulierung und der Auslöser in einer einzigen mechanischen Einheit zur mengenregulierten Ausbringungssteuerung zusammengefaßt werden. Ebenfalls wurde an eine Ausflußfixierbegrenzung für Ausbringarbeiten oder zur Ausflußparameterfixierung gedacht, welche direkt mit in die mechanische Einheit zur mengenregulierten oder druckregulierten Ausbringungssteuerung integriert worden ist.

Die Gründe dafür waren folgende:
Die auszubringenden Makromoleküle werden durch Elektronenpaarbindung der Einzelmoleküle zusammengehalten. Dabei handelt es sich um starke Kräfte, welche zumeist Bindungen zwischen C-Atomen, daneben auch zwischen C- und O-, S- oder N-Atomen sind. Wegen der tetraedischen Anordnung der Bindungsarme bei C-Atomen haben die Fadenmoleküle keine gestreckte Gestalt. Ihr wahrscheinlichster Zustand ist der des "Knäuelmoleküls", ähnlich einem Wollfaden, der aus einem gestricktem Teil herausgezogen worden ist. Die Primärbindungen müssen wir uns als federnde Kugelgelenke vorstellen, so daß die Glieder gegeneinander schwenk- und auch drehbar sind. Wenn das Molekül durch äußeren Zwang gestreckt wird, treten Rückstellkräfte auf. Zwischen den Fadenmolekülen liegen vor der Ausbringung des Fluids keine chemischen Bindungen vor, sondern schwächere und stark abstandsabhängige, physikalische Kräfte. Sie beruhen auf Elektronenbewegungen im Makromolekül oder treten zwischen polaren Seitengruppen der Makromoleküle auf. Diese Kräfte werden in ihrer Stärke durch die mechanischen und thermischen Eigenschaften des Polymers bestimmt. Viele auszubringende Fluide sind derartiger makromolekularer Konstellation, das nach dem Ausbringen eine Kettenvernetzung in Fadenmoleküle derartig ausbildert, das endproduktstoffliche Eigenschaften zur Verfügung stehen, beispielsweise durch Schwefelbindungsgruppen hervorgerufene elastomere Rückverformungseigenschaften, oder Hartverfestigungseigenschaften in raumnetzmolekularen Eigenschaftsformen durch katalysatorische Eigenschaften diffundierender Sauerstoffmoleküle.

Langjährige Forschungsergebnisse der MAFA-Sebald-Unternehmensgruppe sagen abschließend im Ergebnis eindeutig aus, daß bei starken dynamischen Impulsdeformationen die in der Ausbringungsphase zu bewirkenden katalytischen Bindungsreaktionen von Reaktionsgruppen schon teilweise vorher intramolekular ablaufen, und zwar bei 85% aller verarbeitungsfähig verwendeten Produkten. Das geschieht aber besonders schnell bei hochviskosen ionenpolymeraktiven Netzmolekülen, die empfindlich auf druck-kompressionsäquivalente Parameteränderungen reagieren.

Dieser Prozeß, welcher als "Alterung" bezeichnet wird, vollzieht sich empirisch exponentiell in Abhängigkeit mit der Häufigkeit der mechanischen Belastung und den nachfolgenden Lagerungszeiten, bis zur vollständigen Austragung des zu verarbeitenden Fluids. Damit ist die als Impulsmethode, auch wenn die Anordnung mit niedrigerem Druck arbeitet, als zu bezeichnende Ausbringungsmethode nur dann als empfehlenswert zu bezeichnen, wenn die gesamte Ausbringungsmenge des Füllinhaltes einer beispielsweise eine in Kartuschenform dargereichten Fluidgesamtmenge ausgebracht wird. Daran ändert auch eine vorgeschaltete Druckverminderung nicht viel, wenn die Flankensteilheit von an- bzw. absteigenden Drücken steil sind. Leider ist das in den allermeisten Fällen doch der Fall, und damit verändert sich das dynamische Ausbringungsverhältnis über die Zeit mit den Restverfestigungseigenschaften und den endstofflichen Eigenschaften, zumeist zu Ungunsten zu den in Erwartung stehenden Resultaten der zu verarbeitenden Substanz.

Deshalb ist die MAFA-Sebald-Unternehmensgruppe zu der technischen Auffassung gelangt, daß die ausbringungstechnischen Anforderungen der Ausbringungsdynamik derartig verändert werden müssen, daß der Ausbringungsfunktionsverlauf sinuslinearisierte, ansteigende Ausbringungs- und Druckreduktionsentlastungsfunktionselemente aufzeigen muß, was bei den anwendungsorientierten Analysenauswertungen die besten Ergebnisse gebracht hat.

Dabei ist es wichtig, das Steuerungs- und/oder Regelfunktionsmechanismen zeitgleich mit dem Auslöseschaltvorgang gestartet wird, und dabei von Regelpunkt "Null" aufwärts oder Regelpunkt "Max" bzw. "Stellwert" abwärts geregelt ausgelöst wird.

Die Art der Neuerung der Luftmengensteuerung innerhalb unserer Anordnung basiert auf der Technik des aus einem Überdruckvorratsbehältnis über ein aus einer Einheit konzipiertes Regelventil ausströmenden Mediums in einen anderen Behälter hinein, worin sich ein Druck aufbaut, welcher das Ausbringungsfluid derartig druckbelastet, daß es durch eine Durchgangsöffnung abfließen kann. Dabei steht dieser Ausbringungskammerinnendruck im direkt empirischen Verhältnis zur Ausbringungsgeschwindigkeit des Fluids, wobei das Auslösen des Strömungsvorganges und ein damit verbundener Regelvorgang einer Regeleinheit von einem Bedienungselement, beispielsweise ein Hebelelement oder ein Druckknopfelement erfolgt.

Die Drucksteuerung bringt über ein mechanisches Steuersystem direkt druckgemindert den Ausbringungskammerinnendruck in die Ausbringungskammer ein, und bestimmt somit die Ausbringungsgeschwindigkeit, wobei das Auslösen des Ausbringungsdruckes wirkmechanisch auf das Ausbringungsfluid und ein damit verbundener Regelvorgang einer Ausbringungsvordrucksteuerung, aus einem aus einer einzigen Einheit konzipiert ist, und zum anderen das Auslösen des Ausbringungsvorganges und eine gleichzeitige Drucksteuerung von einem einzigen Bedienungselement, beispielsweise einem Hebelelement oder einem Druckknopfelement aus erfolgt.

Beide Varianten der über eine Ausbringungspistole handsteuerbaren Druckminderungsarten zur variabel veränderbaren Ausbringungsänderung von hoch- oder höherviskosen Fluiden stellt ebenfalls einen sinuslinearisierenden Lösungsansatz unserer Forschungsergebnisse dar, und sind deshalb ebenso schützenswert erwähnbar, da als auch keine dieser erwähnten Ansätze im Stand der Technik derzeitig realisiert sind.

Claims (6)

1. Ausbringungspistole von hoch- oder höherviskosen Fluiden, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksteuerungsvorgänge in Verbindung mit einer Auslösevorrichtung derart gestaltet ablaufen, daß sinuslineare Druckanstiegsflanken und Abstiegsflanken im Druck-Zeitdiagramm der Fluiddruckbelastungsfunktion entstehen, welche beispielsweise durch Druckminderungszeitglieder oder Druckdämpfungsglieder mechanisch oder elektrisch angesteuert erreicht werden können, oder Einzeleinheiten zeitgleich synchronisiert elektrisch oder mechanisch ausgelöst werden.

2. Ausbringungspistole von hoch- oder höherviskosen Fluiden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksteuerungs- oder Regelungsfunktionsmechanismen zeitgleich mit dem Auslöseschaltvorgang gestartet werden, und dabei vom Regelpunkt "Null" aufwärts oder Regelpunkt "Max" bzw. "Stellwert" abwärts geregelt ausgelöst wird.

3. Ausbringungspistole von hoch- oder höherviskosen Fluiden nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungs- oder Regelfunktion direkt mit der Auslösefunktion derartig verbunden wird, daß nur über ein einziges Bedienungselement beide Funktionen gleichzeitig ausgelöst und bedient werden können.

4. Ausbringungspistole von hoch- oder höherviskosen Fluiden nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regelfunktionseinheit mechanisch aus einer Einheit mit dem Auslösemechanismus konzipiert ist, wobei eine mechanische Ausflußfixierung durch ein Feststellelement auslaßregelhemmend in diese Einheit integriert wird.

5. Ausbringungspistole von hoch- oder höherviskosen Fluiden nach Anspruch 1 oder einen der nachfolgenden Ansprüchen gekennzeichnet, daß eine Kombination zwischen Luftmengensteuerungseinheit und einer Drucksteuerungseinheit zeitgleich mit Auslaßeinheiten aus mehreren Einheiten aufgebaut wird.

6. Ausbringungspistole von hoch- oder höherviskosen Fluiden, dadurch gekennzeichnet, daß Luftmengenregelungs- oder Druckmengenregelungs- und Auslöseeinheiten unabhängig voneinander aufgebaut synchronauslösegesteuert zeitgleich oder zeitsynchron versetzt ausgelöst werden.