DE19649461C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausbringen eines viskosen Materials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringen eines visko­ sen Materials gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Viskose Materialien, wie z. B. Kunststoffe, werden häufig in Behältern geliefert oder bevorratet und werden zur weiteren Verwendung aus diesem Behälter über eine Auslaßeinheit ausge­ bracht. In zahlreichen Anwendungsfällen ist es erforderlich, das Material in genauer Dosierung über die Auslaßeinheit auszubrin­ gen. Hierzu werden fluidbetriebene Kolbenpumpen verwendet, die das Material aus dem Behälter über eine Materialleitung zu der Auslaßeinheit fördern. Es ist bekannt, die Kolbenpumpe als so­ genannte Faßpumpe auszubilden, die auf einer Folgeplatte an­ geordnet ist. Die Folgeplatte liegt unter Druck auf dem Material in dem Behälter (Faß) auf und folgt dem abnehmenden Material­ spiegel in dem Behälter.

Nach dem Stand der Technik werden vorzugsweise doppeltwirkende Kolbenpumpen verwendet. Fördern diese Kolbenpumpen das Material über die Materialleitung direkt zu der Auslaßeinheit so treten gewisse Schwierigkeiten auf. Beim Stillstand, wenn kein Material über die Auslaßeinheit ausgebracht wird, steht ein hoher Druck in der Materialleitung an. Dieser hohe Druck beansprucht die Leitungen und die Dichtungen und verringert dadurch die Stand­ zeit. Bei langen Materialleitungen und großer Materialentnahme ergibt sich ein relativ starker Druckabfall zwischen der Kolben­ pumpe und der Auslaßeinheit, wodurch der Materialaustrag der Auslaßeinheit Schwankungen unterworfen ist. Doppeltwirkende Kolbenpumpen haben zudem beim Aufwärts- und Abwärtshub unter­ schiedliche Austragsleistungen, die auch zu einem unterschiedli­ chen Ausbringen an der Auslaßeinheit führen. Schließlich weisen die doppeltwirkenden Kolbenpumpen an den Umkehrpunkten des Kol­ bens einen starken Einbruch der Förderleistung auf.

Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken ist es bekannt, die dop­ peltwirkende Kolbenpumpe über einen Pulsationsdämpfer mit der Auslaßeinheit zu verbinden. Der Pulsationsdämpfer gleicht ins­ besondere den starken Einbruch der Förderleistung an den Umkehr­ punkten des Kolbens aus. Der hohe Druck bei Stillstand, der starke Druckabfall bei langen Leitungen und großer Materialent­ nahme, sowie die Unterschiede der Austragsleistung bei Aufwärts- und Abwärtshub werden jedoch durch den Pulsationsdämpfer nicht beseitigt.

Als weitere Verbesserung ist es daher bekannt, zwischen die doppeltwirkende Kolbenpumpe und die Auslaßeinheit einen mecha­ nischen Druckregler einzusetzen. Dieser Druckregler regelt den schwankenden hohen Druck auf einen konstanten niedrigen Druck. Dadurch kann nicht nur der Einbruch des Förderdrucks an den Umkehrpunkten des Kolbens ausgeglichen werden, sondern auch der Einfluß der unterschiedlichen Fördermengen der Pumpe beim Auf­ wärts- und Abwärtshub. Auch den Druckabfall bei langen Leitungen und großen Materialentnahmen regelt der Druckregler aus. Der Druckregler bedeutet jedoch eine erhebliche Reduzierung des Druckes an der Auslaßeinheit, so daß eine höhere Pumpenleistung erforderlich ist. Diese führt wiederum zu einem hohen Druck am Pumpenaustritt und zwischen Pumpe und Druckregler im Stillstand. Der Druckregler stellt eine zusätzliche Störungsmöglichkeit dar, z. B. durch den am Druckregler auftretenden Verschleiß, durch das Aushärten des geförderten Materials im Druckregler usw..

Aus der EP 0 482 579 A1 ist es bekannt, das von einer Faßpumpe zugeführte viskose Material über eine Kolben-Zylinder-Einheit zu dosieren. Die von der Kolben-Zylinder-Einheit geförderte Materi­ almenge wird entsprechend einer Vorgabe, z. B. der Bahngeschwin­ digkeit der Auslaßeinheit geregelt. Um Druckänderungen in Folge von Änderungen der Materialmenge auszugleichen, wird der Materi­ aldruck in der Materialleitung an der Auslaßeinheit gemessen. Die Austrittsquerschnittsfläche der Auslaßeinheit wird mittels eines Proportionalventils gesteuert, um den Materialdruck zu regeln. An der Faßpumpe und der Kolben-Zylinder-Einheit herrscht ein hoher Materialdruck, der insbesondere bei abrasivem Material zu einem hohen Verschleiß führt.

Aus der DE 39 12 920 A1 ist es bekannt, die Nachteile des Druck­ abfalls in langen Förderleitungen zwischen der Faßpumpe und der Auslaßeinheit dadurch zu vermeiden, daß an der Auslaßeinheit ein Dosierzylinder angeordnet ist, der über die Förderleitung ge­ füllt wird und der das Material der Auslaßdüse zuführt. Der Druck in dem Dosierzylinder wird gemessen und über die Steuerung des Kolbens dieses Dosierzylinders auf einen vorgegebenen Soll- Wert geregelt. Auch hier herrscht in der Faßpumpe und den För­ derleitungen ein hoher Druck, der bei abrasivem Material zu starkem Verschleiß führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausbringen eines viskosen abrasiven Materials zur Verfügung zu stellen, bei welchen ein einstellbarer Druck an der Auslaßeinheit mit hoher Konstanz aufrechterhalten und der Verschleiß niedrig gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2.

Eine vorteilhafte Ausführung ist in Anspruch 3 angegeben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Druck an der Auslaßeinheit über eine Servoregelung des Antriebs der als Faß­ pumpe ausgebildeten Kolbenpumpe konstant zu halten. Hierzu wird der Materialdruck vor der Auslaßeinheit gemessen und in einem Servoregler mit einem vorgebbaren Sollwert verglichen. Der Ser­ voregler beeinflußt den die Kolbenpumpe antreibenden Fluiddruck entsprechend der festgestellten Regelabweichung. Auf diese Weise wird durch Steuerung des Antriebs der Kolbenpumpe der Material­ druck vor der Auslaßeinheit geregelt und konstant gehalten.

Da der Servoregler mittels eines Drucksensors nur den Material­ druck vor der Auslaßeinheit ermittelt, jedoch nicht von dem geförderten Material durchströmt wird, ist der Servoregler kei­ nem Verschleiß durch das Material ausgesetzt. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere auch für hochviskoses Material und für Material mit abrasiven Eigenschaften oder Zusätzen. Da der Druck an der Auslaßeinheit über die Steuerung der Pumpenleistung ge­ regelt wird, wird bei Stillstand, d. h. bei geschlossener Aus­ laßeinheit kein hoher Druck des Materials aufgebaut, der die Dichtungen und Leitungen beansprucht. Die Standzeit der Dichtun­ gen, insbesondere an der Kolbenpumpe wird dadurch erheblich verlängert. Die unterschiedlichen Förderleistungen der doppel­ wirkenden Kolbenpumpe beim Aufwärts- und Abwärtshub werden durch die Regelung vollständig kompensiert. Das schnelle Ansprechen der Regelung minimiert auch den Druckeinbruch an den Umkehr­ punkten des Kolbenhubes. Auch der beim Öffnen der Auslaßeinheit zu Beginn der Materialausbringung durch Entspannung des Materi­ als auftretende Druckeinbruch wird durch den schnellen Druck­ aufbau minimal gehalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung zum Ausbringen eines viskosen Materials.

Das viskose Material, z. B. ein Kunststoff, der gegebenenfalls auch mit abrasiven Zuschlägen gefüllt sein kann, wird in einem Behälter (Faß) 10 bevorratet. Der Behälter 10 wird auf der Soc­ kelplatte 12 einer Presse angeordnet. Die Presse weist fluidbe­ tätigte Säulen 14 auf, die ein Joch 16 tragen. Vertikal von dem Joch 16 führen Stangen 18 nach unten, an deren unterem Ende eine Folgeplatte 20 angebracht ist. Die Folgeplatte 20 wird in den Behälter 10 eingesetzt und mittels der Säulen 14 auf die Ober­ fläche des Materials 22 in dem Behälter 10 abgesenkt. Bei abneh­ mender Füllhöhe des Materials 22 in dem Behälter 10 wird die Folgeplatte 20 mittels der Säulen 14 nachgeführt.

Auf der Folgeplatte 20 ist eine doppeltwirkende Kolbenpumpe 24, eine sogenannte Faßpumpe, angeordnet, die durch die Folgeplatte 20 hindurch in das Material 22 eingreift. Die Kolbenpumpe 24 wird durch einen Fluidmotor, im dargestellten Ausführungsbei­ spiel durch einen Luftmotor 26 angetrieben. Der Luftmotor 26 und die Kolbenpumpe 24 sind axial aneinander anschließend vertikal angeordnet und an den Stangen 18 montiert.

Der Auslaß der Kolbenpumpe 24 ist über eine Materialleitung 28 mit einer Auslaßeinheit 30 verbunden. Die Auslaßeinheit 30 kann beispielsweise ein Extrusionsventil oder dergleichen sein.

Das Druckfluid, insbesondere die Druckluft zur Speisung des Luftmotors 26 wird von einer Druckquelle 32 über einen Servoreg­ ler 34 dem Luftmotor 26 zugeführt. Der Servoregler 34 weist einen Drucksensor 36 auf, der den Materialdruck in der Material­ leitung 28 an der Auslaßeinheit 30 mißt. Der von dem Drucksensor 36 gemessene Materialdruck wird dem Servoregler 34 als Ist-Wert zugeführt und mit einem Sollwert verglichen, der an Einstell­ mitteln 38 des Servoreglers 34 vorgegeben werden kann. Der Ser­ voregler 34 steuert die dem Luftmotor 26 zugeführte Druckluft entsprechend der Regelabweichung zwischen dem von dem Drucksen­ sor 36 gemessenen Ist-Wert, um den Materialdruck an der Auslaß­ einheit 30 auf den vorgegebenen Soll-Wert zu regeln.

Claims (3)

1. Verfahren zum Ausbringen eines viskosen Materials, mit einer fluidbetriebenen doppeltwirkenden Faßpumpe, die das Material aus einem stationären Behälter über eine Material­ leitung zu einer Auslaßeinheit fördert, wobei der Material­ druck in der Materialleitung an der Auslaßeinheit gemessen und auf einen vorgebbaren Soll-Wert geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung des Materialdrucks von dem Soll-Wert den die Faßpumpe antreibenden Fluiddruck steuert.

2. Vorrichtung zum Ausbringen eines viskosen Materials, mit einer fluidbetriebenen doppeltwirkenden Faßpumpe, die das Material aus einem stationären Behälter über eine Material­ leitung zu einer Auslaßeinheit fördert, und mit einem Druckregelkreis, der mittels eines Drucksensors den Materi­ aldruck in der Materialleitung an der Auslaßeinheit mißt und auf einen vorgebbaren Soll-Wert regelt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Servoregler (34) vorgesehen ist, der den einem die Faßpumpe (24) antreibenden Fluidmotor (26) zu­ geführten Fluiddruck in Abhängigkeit von der Regelabwei­ chung des durch den Drucksensor (36) gemessenen Druck-Ist- Wertes von dem dem Servoregler (34) vorgegebenen Soll-Wert steuert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Faßpumpe (24) antreibende Fluidmotor ein Luftmotor (26) ist.