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Die Erfindung betrifft eine Entnahmevorrichtung zum Entnehmen von fluidem Material aus einem Materialbehälter und zum Zuführen des fluiden Materials zu einer Fördereinrichtung einer Spritzgussanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum automatisierten Regeln des Förderdrucks an einem Mischblock einer Entnahmevorrichtung, mit dem zumindest eine Förderpumpe fluides Material aus zumindest einem Materialbehälter in den Mischblock fördert.
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Herkömmliche Entnahmevorrichtungen weisen eine Förderpumpe auf, die mit einem Materialbehälter verbindbar ist. Die Förderpumpe ist dazu ausgebildet, fluides Material aus dem Materialbehälter zu fördern und wird hierzu von einer Hydraulikpumpe angetrieben. Die Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe ist somit durch die Hydraulikpumpe vorgegeben. Üblicherweise wird als Förderpumpe eine Konstantpumpe, wie beispielsweise eine Zahnradpumpe oder eine Kolbenpumpe, insbesondere Schöpfkolbenpumpe, eingesetzt, die mit jedem Arbeitszyklus ein durch ihre Geometrie vorgegebenes, konstantes Volumen eines bestimmten fluiden Materials fördert, wobei die Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe durch ihre Arbeitsfrequenz, d. h. die Anzahl an Arbeitszyklen pro Zeit, festgelegt ist. Das pro Arbeitszyklus vorgegebene Volumen ist dabei durch die Geometrie der Konstantpumpe für ein bestimmtes fluides Material eindeutig vorgegeben. Konstantpumpen können in manchen Ausführungsformen so ausgebildet sein, dass das vorgegebene Volumen, das sie mit jedem Arbeitszyklus fördern, um einen geringen Betrag von einem für die jeweilige Konstantpumpe vorgegebenen unveränderbaren Pumpenvolumen abweichen kann, beispielsweise um bis zu 2% des Pumpenvolumens, beispielsweise über Zuschalten von Variationspumpenkammern. In anderen Ausführungsformen können Konstantpumpen so ausgebildet sein, dass das vorgegebene Volumen, das sie mit jedem Arbeitszyklus fördern, auf ein Pumpenvolumen unveränderbar festgelegt ist. Die Hydraulikpumpe wird üblicherweise durch einen elektrischen Drehstrommotor angetrieben, der in einem hohen Drehzahlbereich arbeitet und nur in diesem hohen Drehzahlbereich begrenzt einstellbar ist, so dass die Hydraulikpumpe ebenfalls stets in einem hohen Drehzahlbereich arbeitet und die Förderpumpe antreibt.
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Üblicherweise fördert die Förderpumpe das fluide Material in eine Förderleitung, über die das fluide Material in den Mischblock der Entnahmevorrichtung gefördert wird. Der Mischblock weist an seinem Auslassbereich ein Auslassventil auf, das zeitlich getaktet geöffnet wird, wobei bei geöffnetem Auslassventil das fluide Material von dem Mischblock über ein Mischrohr zu einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise einer Förderschnecke oder einem Förderzylinder, einer Spritzgussanlage gelangt. Üblicherweise ist die Entnahmevorrichtung hierzu an die Spritzgussanlage, insbesondere über ihr Mischrohr, angeschlossen. Für einen Spritzgussvorgang ist der Förderdruck, mit dem das fluide Material in den Mischblock gefördert wird, besonders relevant, da dieser Druck gleichzeitig den Druck bedingt, mit dem das fluide Material in die Fördereinrichtung ausgegeben wird, wobei dieser Druck für einen jeden Spritzgussvorgang unter Berücksichtigung des Spritzgusswerkzeugs genau eingestellt werden muss, damit ein qualitativ hochwertiger Spritzguss erfolgen kann. Die Überwachung dieses für die Qualität des Spritzgusses entscheidenden Förderdrucks, mit dem das Material in den Mischblock gefördert wird, erfolgt üblicherweise anhand eines Manometers, das in dem Auslassbereich an dem Mischblock angeordnet ist und von dem der Förderdruck abgelesen werden kann. Eine Variation des Förderdrucks kann bei herkömmlichen Entnahmevorrichtungen dadurch erreicht werden, dass Druckregelventile in der Entnahmevorrichtung eingestellt werden, bis der gewünschte Förderdruck an dem Manometer angezeigt wird. Hierzu ist üblicherweise ein erstes Druckregelventil in der Hydraulikleitung von der Hydraulikpumpe zu der Förderpumpe vorgesehen. Das erste Druckregelventil fungiert somit als Hydraulikdruckregelventil. Mit diesem Hydraulikdruckregelventil kann der Arbeitsdruck eingestellt werden, mit dem die Hydraulikpumpe die Förderpumpe antreibt. Zudem ist üblicherweise ein zweites Druckregelventil an dem Eingang des Mischblocks vorgesehen, so dass über dieses zweite Druckregelventil der Druck eingestellt werden kann, mit dem das fluide Material aus der Förderleitung in den Mischblock gefördert wird. Das zweite Druckregelventil fungiert somit als Materialdruckregelventil, über das der Förderdruck einstellbar ist, mit dem Material in den Mischblock gefördert wird. Dieses Materialdruckregelventil erfüllt darüber hinaus den weiteren Zweck, dass in der Förderleitung ein Förderdruck vorgesehen werden kann, der deutlich über dem gewünschten Förderdruck im Mischblock liegt, so dass Förderdruckschwankungen an der Förderpumpe, die konstruktionsbedingt während eines jeden Arbeitszyklus der Förderpumpe auftreten, durch den Überdruck in der Förderleitung „abgepuffert“ werden können, da der Druckunterschied zwischen dem gewünschten Förderdruck in dem Mischblock und dem von der Förderpumpe in der Förderleitung bereitgestellten Förderdruck durch das Materialdruckregelventil so groß eingestellt werden kann, dass er größer ist als die Druckunterschiede während eines Arbeitszyklus der Förderpumpe.
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Herkömmliche Entnahmevorrichtungen ermöglichen somit sowohl das Einstellen eines Förderdrucks, mit dem Material in dem Mischblock gefördert wird, als auch das Fördern von Material in den Mischblock mit einem konstanten Förderdruck. Das Gewährleisten eines konstanten Förderdrucks ist insbesondere dafür besonders wichtig, dass sichergestellt sein kann, dass von dem Mischblock Material mit konstantem Druck in die Fördereinrichtung einer Spritzgussanlage gefördert wird, was für die Qualität des nachfolgenden Spritzgusses besonders relevant ist. Hierfür müssen jedoch verschiedene Nachteile in Kauf genommen werden. Zum einen kann die Einstellung des Förderdrucks am Mischblock nur durch manuelle Justierung der Druckregelventile vorgenommen werden, so dass es zu Materialverlusten kommt, bis der gewünschte Förderdruck am Mischblock eingestellt ist. Denn da als Förderdruck der dynamische Druck relevant ist, der durch das Fließen des fluiden Materials in den Mischblock entsteht, kann eine Justierung der Druckregelventile, insbesondere des zweiten Druckregelventils, das als Materialdruckregelventil fungiert, nur bei tatsächlich fließendem Material erfolgen, so dass während der Justierung ein Materialfluss durch den Mischblock erforderlich ist, was zwangsläufig zu einem Materialverlust führt, der umso größer wird, je länger die Justierung dauert. Insbesondere bei einem Wechsel von Materialbehältern und gefördertem Material und/oder bei einem Wechsel von Spritzgusswerkzeugen, bei denen jeweils die Einstellung eines anderen Förderdrucks am Mischblock gewünscht sein kann, kann der Materialverlust erhebliche Kosten mit sich bringen. Darüber hinaus ist die Einstellung unhandlich und erfordert einiges an Geschick und Erfahrung, da die manuelle Regulierung der Druckregelventile vorsichtig unter Beobachtung des Manometers erfolgen muss. Ferner muss bei herkömmlichen Entnahmevorrichtungen stets der Elektromotor eine höhere Leistung erbringen, als eigentlich zur Förderung erforderlich ist, da nur dann durch das Hydraulikdruckregelventil an der Hydraulikleitung die Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe in einem gewissen Bereich einstellbar wird. Darüber hinaus muss stets ein „Überdruck“ in der Förderleitung bereitgestellt sein, damit über das Hydraulikdruckregelventil an dem Mischblock der gewünschte Förderdruck am Mischblock eingestellt werden kann und die Druckschwankungen während eines Arbeitszyklus der Förderpumpe abgepuffert werden können. Herkömmliche Entnahmevorrichtungen müssen somit stets intern konstruktionsbedingt einen höheren Förderdruck und eine höhere Förderleistung bereitstellen, als dies für den eigentlichen Fördervorgang erforderlich wäre, so dass herkömmliche Entnahmevorrichtungen wesentlich mehr Energie verbrauchen als eigentlich erforderlich wäre. Darüber hinaus sind herkömmliche Entnahmevorrichtungen fehleranfällig, da die Zeitabstände zwischen den Kontrollen des Förderdrucks oftmals zu groß sind. So können beispielsweise nicht detektierte Förderdruckschwankungen, die auf Schwankungen der Viskosität des fluiden Materials beruhen, beispielsweise nach dem Ersetzen eines Materialbehälters durch einen neuen Materialbehälter, in dem nominell dasselbe fluide Material wie in dem ersten Materialbehälter enthalten ist, zu einer Verschlechterung der Spritzgussqualität führen, die eine Spritzgussanlage gewährleistet, deren Fördereinrichtung durch eine herkömmliche Entnahmevorrichtung mit fluidem Material befüllt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entnahmevorrichtung zum Entnehmen von fluidem Material aus einem Materialbehälter und zum Zuführen des fluiden Materials zu einer Fördereinrichtung einer Spritzgussanlage bereitzustellen, die zumindest eines der oben beschriebenen Probleme und Nachteile herkömmlicher Entnahmevorrichtungen zumindest teilweise behebt. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatisierten Regeln des Förderdrucks an einem Mischblock einer Entnahmevorrichtung, mit dem zumindest eine Förderpumpe fluides Material aus zumindest einem Materialbehälter in den Mischblock fördert, bereitzustellen, das zumindest eines der beschriebenen Probleme und Nachteile der herkömmlichen Verfahren zum Einstellen des Förderdrucks an dem Mischblock zumindest teilweise behebt.
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Als eine Lösung zumindest einer der genannten der Erfindung zugrundeliegenden technischen Aufgaben schlägt die Erfindung eine Entnahmevorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Diese erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung umfasst einen Mischblock, zumindest eine Antriebspumpe, zumindest eine Förderleitung und zumindest eine durch die Antriebspumpe antreibbare Förderpumpe zum Fördern von fluidem Material aus dem Materialbehälter in den Mischblock. Die Antriebspumpe ist somit dazu ausgebildet, die Förderpumpe anzutreiben. In einer Ausführungsform ist die Antriebspumpe als Hydraulikpumpe ausgebildet, die die Förderpumpe hydraulisch antreibt. In einer Ausführungsform ist die Antriebspumpe als Kompressor ausgebildet, der die Förderpumpe pneumatisch antreibt.
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Die Förderpumpe ist an ihrem Eingang mit dem Materialbehälter und an ihrem Ausgang mit einer ersten Anschlussseite der Förderleitung fluidführend verbindbar, wobei die Förderleitung an ihrer zweiten Anschlussseite mit dem Mischblock fluidführend verbindbar ist. Die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung ist somit dazu ausgebildet, dass in ihrem Betriebszustand die Förderpumpe an ihrem Eingang mit dem Materialbehälter verbunden ist und über die Förderleitung mit dem Mischblock, so dass die Förderpumpe fluides Material aus dem Materialbehälter und durch die Förderleitung in den Mischblock fördern kann.
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Erfindungsgemäß weist die Entnahmevorrichtung einen Mischblockdrucksensor auf, der zum Messen eines Förderdrucks an dem Mischblock ausgebildet ist. Der Mischblockdrucksensor kann beispielsweise an einem Mischblockeingang des Mischblocks angeordnet sein, wobei der Mischblock über den Mischblockeingang mit der zweiten Anschlussseite der Förderleitung verbunden ist. Der Mischblockdrucksensor kann somit an dem Mischblockeingang, durch den das fluide Material in den Mischblock gefördert wird, direkt den Förderdruck bestimmen, mit dem das fluide Material in den Mischblock gefördert wird. Der Mischblockdrucksensor kann beispielsweise in einem Mischblockinnenraum des Mischblocks angeordnet sein, wobei der Mischblockinnenraum Teil des Mischblocks ist und die Förderpumpe das fluide Material mit dem Förderdruck in den Mischblockinnenraum fördert. Hierdurch kann der Mischblockdrucksensor beispielsweise den Förderdruck in dem Mischblock selbst messen, wodurch ebenfalls ein Messwert für den Förderdruck an dem Mischblock gewonnen werden kann. Beispielsweise kann der Mischblock eine Bohrung in seiner den Mischblockinnenraum umgebenden Mischblockwand aufweisen, in der der Mischblockdrucksensor zur Mischblockwand fluiddicht abgedichtet angeordnet ist. Dadurch kann der Mischblockdrucksensor beispielsweise austauschbar sein und darüber hinaus eine zuverlässige Messung des Förderdrucks in dem Mischblock ermöglichen. In jedem Fall ist der Mischblockdrucksensor so an dem Mischblock angeordnet, dass er eine Überwachung eines Förderdrucks an dem Mischblock ermöglicht. Dieser Förderdruck an dem Mischblock gibt wieder, mit welchem Druck das fluide Material in den oder in dem Mischblock gefördert wird, bevor es aus dem Auslass des Mischblocks austritt, um in eine Fördereinrichtung der Spritzgussanlage zu gelangen. Dabei wird durch den Mischblockdrucksensor der dynamische Druck des fluiden Materials ermittelt, der dadurch bedingt ist, dass das fluide Material in den Mischblock bzw. durch den Mischblock strömt, um von dem Mischblock zu der Fördereinrichtung der Spritzgussanlage zu gelangen. In einer Ausführungsform werden nur solche Messwerte des Mischblockdrucksensors berücksichtigt, die dann gewonnen werden, wenn fluides Material aus dem Mischblock zur Fördereinrichtung strömt, etwa nur bei geöffnetem Auslassventil. Dadurch kann sichergestellt sein, dass der gemessene Förderdruck in keiner Weise von einem statischen Druck beeinflusst ist. Der ermittelte Förderdruck ist für die Funktionalität der Spritzgussanlage von besonderer Relevanz, da der ermittelte Förderdruck Rückschlüsse darauf zulässt, ob ein Spritzguss erfolgreich durchgeführt wird, da er unmittelbaren Einfluss darauf hat, mit welchem Druck das fluide Material in eine Fördereinrichtung der Spritzgussanlage gelangt, über die dann der eigentliche Spritzguss durchgeführt wird.
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Die Regeleinheit ist zum Auslesen des Mischblockdrucksensors ausgebildet. In einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Auslesen dadurch, dass die Regeleinheit von dem Mischblockdrucksensor die Messdaten anfordert. In einer Ausführungsform erfolgt das Auslesen dadurch, dass der Mischblockdrucksensor die Messdaten stets aktiv zur Regeleinheit sendet und die Regeleinheit die Daten passiv empfängt. In der Regeleinheit ist ein Soll-Förderdruck als Regelgröße vorgebbar. Beispielsweise kann die Regeleinheit ein Bedienelement umfassen, über das der Soll-Förderdruck vorgebbar ist. Beispielsweise kann die Regeleinheit mit einer Eingabeeinrichtung verbunden sein, über die der Soll-Förderdruck als Regelgröße vorgebbar ist. Die Regeleinheit ist dazu ausgebildet, einen von der Antriebspumpe bereitgestellten Antrieb der Förderpumpe zum Regeln des Förderdrucks an dem Mischblock auf den Soll-Förderdruck einzustellen, was bedeutet, dass die Regeleinheit den Antrieb der Förderpumpe so einstellt, dass über die Einstellung der durch die Förderpumpe bereitgestellte Förderdruck an dem Mischblock einstellbar ist, so dass die Regeleinheit die Regelung des Förderdrucks auf den Soll-Förderdruck über Einstellung des Antriebs der Förderpumpe gewährleistet. Bei einer Ausführungsform, bei der eine durch einen Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe als Antriebspumpe vorgesehen ist, kann die Regeleinheit beispielsweise dazu ausgebildet sein, den von der Antriebspumpe bereitgestellten Antrieb der Förderpumpe einzustellen, indem sie den Elektromotor einstellt, der die Hydraulikpumpe antreibt und die Pumpleistung der Hydraulikpumpe vorgibt. Bei einer Ausführungsform, bei der als Antriebspumpe ein Kompressor vorgesehen ist, der die Förderpumpe pneumatisch antreibt, kann die Regeleinheit dazu ausgebildet sein, den von der Antriebspumpe bereitgestellten Antrieb der Förderpumpe einzustellen, indem sie ein einstellbares Druckregelsystem einstellt, das zwischen Förderpumpe und Antriebspumpe geschaltet ist und über das der die Förderpumpe antreibbare Gasdruck vorgebbar ist.
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Die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung bringt verschiedene Vorteile mit sich. Zum einen ermöglicht die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung eine besonders einfache Einstellung eines Soll-Förderdrucks durch Vorgabe in der Regeleinheit, wobei der tatsächliche Förderdruck an dem Mischblock automatisch durch die Regeleinheit auf den Soll-Förderdruck eingestellt wird, indem die Regeleinheit den von der Antriebspumpe bereitgestellten Antrieb so einstellt, dass der gemessene Förderdruck am Mischblockdrucksensor mit dem Soll-Förderdruck übereinstimmt. Es ist somit keine manuelle Nachjustierung von Regelventilen mehr erforderlich zum Einstellen eines gewünschten Soll-Förderdrucks, sondern der Soll-Förderdruck wird automatisch und mittels der Regeleinheit sehr schnell tatsächlich am Mischblock erreicht. Die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung ermöglicht somit zum einen eine bequeme Handhabung, zum anderen eine erhebliche Materialeinsparung, da kein materialintensives langsames Einstellen des Förderdrucks auf einen gewünschten Wert mehr erforderlich ist. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung besonders energiesparend. Denn die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung ermöglicht es, von jeglichen Regelventilen am Mischblockeingang und/oder in Hydraulikleitungen zwischen Hydraulikpumpe und Förderpumpe abzusehen, da der gewünschte Förderdruck an dem Mischblock durch elektronische Regelung durch die Regeleinheit direkt realisiert wird. Es ist somit nicht mehr erforderlich, Überkapazitäten, d. h. ein Überdruck in der Förderleitung und/oder eine Überleistung der Antriebspumpe, insbesondere des Kompressors oder der Hydraulikpumpe, bereitzustellen, die durch entsprechende Regelventile herunterreguliert wird. Vielmehr ermöglicht die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung das direkte Einstellen des Soll-Förderdrucks durch das Einstellen des Antriebs der Förderpumpe, so dass nur so viel Energie verbraucht wird, wie zur Förderung des fluiden Materials unter dem Soll-Förderdruck an dem Mischblock erforderlich ist.
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In einer Ausführungsform ist die Antriebspumpe als Kompressor zum Bereitstellen eines Gasdrucks zum pneumatischen Antreiben der Förderpumpe ausgebildet, wobei die Entnahmevorrichtung ein zwischen die Antriebspumpe und die Förderpumpe geschaltetes, elektronisch einstellbares Druckregelsystem aufweist, über das der die Förderpumpe antreibbare Gasdruck vorgebbar ist, wobei die Regeleinheit dazu ausgebildet ist, das Druckregelsystem zum Regeln des Förderdrucks an dem Mischblock auf den Soll-Förderdruck einzustellen. Die Regeleinheit stellt in dieser Ausführungsform somit nicht den Kompressor selbst ein, der als Antriebspumpe der Entnahmevorrichtung wirkt, sondern sie stellt das elektronisch einstellbare Druckregelsystem ein, über das der Gasdruck vorgebbar ist, mit dem die Förderpumpe angetrieben wird. Dieser die Förderpumpe antreibende Gasdruck bestimmt die Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe, so dass über die Einstellung des Druckregelsystems mittels der Regeleinheit der Förderdruck an dem Mischblock auf den Sollförderdruck geregelt werden kann.
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In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung einen Mischblock, zumindest eine Hydraulikpumpe, zumindest eine Förderleitung und zumindest eine durch die Hydraulikpumpe hydraulisch antreibbare Förderpumpe zum Fördern von fluidem Material aus dem Materialbehälter in den Mischblock. Die Förderpumpe wird somit in dem Betriebszustand der Entnahmevorrichtung, in dem sie fluides Material aus dem Materialbehälter in den Mischblock fördert, von der Hydraulikpumpe hydraulisch angetrieben. Die Hydraulikpumpe fungiert somit als Antriebspumpe. Die Hydraulikpumpe ist in dem Betriebszustand der Entnahmevorrichtung hydraulisch mit der Förderpumpe verbunden und gibt die Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe vor. Insbesondere kann die Hydraulikpumpe mit der Förderpumpe so hydraulisch verbunden sein, dass sie die Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe eindeutig vorgibt, d. h. dass keine Regulierungsmaßnahmen vorgesehen sind, wie beispielsweise ein Regelventil, mit denen die Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe bei gleichlaufender Hydraulikpumpe verändert werden könnte. Mit der Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe ist vorliegend stets die Geschwindigkeit bezeichnet, mit der die Förderpumpe einen Arbeitszyklus durchführt, wobei die Förderpumpe in sich wiederholenden Arbeitszyklen arbeitet. Je größer die Fördergeschwindigkeit, desto geringer ist die Zeit, die die Förderpumpe für die Durchführung eines Arbeitszyklus benötigt. Die Förderpumpe fördert während eines Arbeitszyklus ein vorgegebenes Volumen an fluidem Material, wobei das Volumen durch die Geometrie der Förderpumpe festgelegt ist, beispielsweise bei der Ausgestaltung der Förderpumpe als Kolbenpumpe durch das Volumen des Kolbens.
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Die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung kann beispielsweise nur eine Förderpumpe und nur eine Hydraulikpumpe umfassen, wobei die Förderpumpe durch die Hydraulikpumpe antreibbar ist. Eine solche Entnahmevorrichtung kann somit nur ein bestimmtes Material, und somit nur eine Komponente, zu dem Mischblock fördern, so dass diese Entnahmevorrichtung nur für eine Ein-Komponenten-Spritzgussanlage geeignet ist. Die Entnahmevorrichtung kann auch mehrere Förderpumpen und/oder mehrere Hydraulikpumpen umfassen. Insbesondere kann die Entnahmevorrichtung mehrere Förderpumpen umfassen, die jeweils von derselben Hydraulikpumpe hydraulisch antreibbar bzw. in dem Betriebszustand der Entnahmevorrichtung hydraulisch angetrieben sind. In diesem Ausführungsbeispiel gibt die eine Hydraulikpumpe die Fördergeschwindigkeit dieser mehreren Förderpumpen vor, insbesondere kann die Hydraulikpumpe die Fördergeschwindigkeit dieser Förderpumpen wie oben erläutert eindeutig vorgeben. Der Antrieb der mehreren Förderpumpen durch eine und dieselbe Hydraulikpumpe kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Förderpumpen hydraulisch hintereinander geschaltet von der Hydraulikpumpe angetrieben werden. Dies bedeutet, dass die Hydraulikpumpe über ein Umschaltventil mit den durch sie angetriebenen Förderpumpen so verbunden ist, dass der Antrieb der Förderpumpen dadurch erfolgt, dass hydraulische Flüssigkeit von der Hydraulikpumpe in den Druckraum einer ersten der hintereinandergeschalteten Förderpumpen gefördert wird, wobei die hydraulische Flüssigkeit aus dem Ablauf dieser ersten Förderpumpe in den Druckraum der hinter sie geschalteten Förderpumpe gefördert wird, wobei die hydraulische Flüssigkeit aus dem Ablauf der letzten der hintereinandergeschalteten Förderpumpen zu der Hydraulikpumpe zurückgefördert wird. Die unterschiedlichen Hubbewegungen können dann durch Umschalten des Umschaltventils erreicht werden. Eine entsprechende Anordnung von Hydraulikpumpe und hintereinandergeschalteten, durch die Hydraulikpumpe angetriebenen Förderpumpen ist beispielsweise in dem Dokument
DE 26 46 606 A1 offenbart, dessen Offenbarung mit Bezug auf das gemeinsame Antreiben von Förderpumpen durch eine einzige Hydraulikpumpe in die vorliegende Beschreibung eingeschlossen ist. Besonders bevorzugt sind genau zwei Förderpumpen entsprechend hydraulisch hintereinandergeschaltet und gemeinsam von genau einer Hydraulikpumpe angetrieben. Eine entsprechende erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung kann besonders gut für eine Spritzgussanlage mit einem Mehr-Komponenten-Spritzguss geeignet sein, da durch das Antreiben der mehreren Förderpumpen durch nur eine Hydraulikpumpe die Relation der Volumina von unterschiedlichen fluiden Materialien konstant festgelegt sein kann, wenn eine jede dieser Förderpumpen genau eines der unterschiedlichen fluiden Materialien aus einem ihr zugeordneten Materialbehälter fördert. In einem Ausführungsbeispiel weist die Entnahmevorrichtung mehrere Hydraulikpumpen auf, wobei jede Hydraulikpumpe mit zumindest einer Förderpumpe hydraulisch verbunden ist zum hydraulischen Antreiben der Förderpumpe. Durch das gemeinsame Antreiben mehrerer Förderpumpen durch eine Hydraulikpumpe kann das Volumenverhältnis der durch die unterschiedlichen Förderpumpen geförderten unterschiedlichen Materialien festgelegt sein, durch das Antreiben verschiedener Förderpumpen mit unterschiedlichen Hydraulikpumpen können die Volumenverhältnisse der durch die unterschiedlichen Förderpumpen geförderten unterschiedlichen fluiden Materialien veränderbar sein.
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In der beschriebenen Ausführungsform ist die Hydraulikpumpe durch einen elektronisch einstellbaren Elektromotor angetrieben, wobei ihre Pumpleistung durch Einstellung des Elektromotors vorgebbar ist. Die Hydraulikpumpe kann dabei insbesondere als Konstantpumpe ausgebildet sein, die in jedem Arbeitszyklus ein vorgegebenes Volumen an hydraulischer Flüssigkeit zum Antreiben der Förderpumpe fördert. Die Pumpleistung kann beispielsweise der Fördergeschwindigkeit der Hydraulikpumpe entsprechen, mit der sie hydraulische Flüssigkeit fördert. Die Pumpleistung der Hydraulikpumpe kann beispielsweise in Volumen / Zeit mit Bezug auf das pro Zeit geförderte Volumen an hydraulischer Flüssigkeit angegeben werden. Durch den Elektromotor kann somit beispielsweise die Pumpleistung mit Bezug auf die Fördergeschwindigkeit der Hydraulikpumpe betreffend die Förderung der hydraulischen Flüssigkeit vorgebbar sein. Insbesondere kann die Pumpleistung durch Einstellung des Elektromotors eindeutig festlegbar sein, d. h. dass die Pumpleistung durch Einstellung des Elektromotors unmittelbar vorgegeben werden kann und somit direkt mit der Einstellung des Elektromotors korreliert. Insbesondere können Hydraulikpumpe und Elektromotor so miteinander korrespondierend ausgebildet sein, dass durch die Einstellung des Elektromotors die Pumpleistung unter Last, d. h. während der Förderung von Material durch die Förderpumpe im normalen Betrieb der Entnahmevorrichtung, in einem Bereich einstellbar ist, dessen unterer Grenzwert weniger als ein Zehntel, insbesondere weniger als ein Dreißigstel, des oberen Grenzwerts beträgt. Die Pumpleistung der Hydraulikpumpe ist durch Einstellung des Elektromotors somit innerhalb eines sehr weiten Bereichs einstellbar. Die Einstellung des Elektromotors kann beispielsweise über Einstellung der Drehzahl, der Leistung, des Speisestroms, der Speisespannung und/oder der Speisefrequenz des Elektromotors erfolgen. Da wie vorstehend erläutert die Hydraulikpumpe in der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung eine deutlich geringere Pumpleistung zu erbringen braucht als üblicherweise erforderlich, braucht auch der Elektromotor nur mit entsprechend geringer Leistung gefahren zu werden, was die Einstellbarkeit des Elektromotors weiter verbessert.
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In der beschriebenen Ausführungsform weist die Entnahmevorrichtung ferner einen Mischblockdrucksensor auf, der zum Messen eines Förderdrucks an dem Mischblock ausgebildet ist, wobei die Entnahmevorrichtung eine Regeleinheit aufweist, die zum Auslesen des Mischblockdrucksensors ausgebildet ist und in der ein Soll-Förderdruck als Regelgröße vorgebbar ist, wobei die Regeleinheit dazu ausgebildet ist, den Elektromotor zum Regeln des Förderdrucks an dem Mischblock auf den Soll-Förderdruck einzustellen. Die Regeleinheit ist dazu ausgebildet, den Elektromotor zum Regeln des Förderdrucks an dem Mischblock auf den Soll-Förderdruck einzustellen, was bedeutet, dass die Regeleinheit automatisch den Elektromotor einstellen kann, um zu gewährleisten, dass der tatsächlich aus dem Mischblockdrucksensor ausgelesene Förderdruck an dem Mischblock mit dem Soll-Förderdruck, der als Regelgröße vorgegeben ist, übereinstimmt.
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Die beschriebene Ausführungsform ermöglicht das direkte Einstellen des Soll-Förderdrucks durch Einstellung des Elektromotors, so dass nur so viel Energie verbraucht wird, wie zur Förderung des fluiden Materials unter dem Soll-Förderdruck an dem Mischblock erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung macht sich dabei die Besonderheit zunutze, dass ein elektronisch einstellbarer Elektromotor im Zusammenspiel mit einer Hydraulikpumpe zum Antrieb der Förderpumpe verwendet wird. Dieses Zusammenspiel einer Hydraulikpumpe mit einem unter Last einstellbaren Elektromotor, dessen Motorleistung und/oder Drehzahl in weiten Bereichen unter Last einstellbar sein kann, beispielsweise in einem Bereich von mindestens 10 % bis 100 %, insbesondere von 1 % bis 100 %, seiner Nennleistung bzw. seiner Nenndrehzahl gewährleistet die Realisierung der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung mit den beschriebenen Vorteilen. Bei herkömmlichen Entnahmevorrichtungen mit Hydraulikpumpe und die Hydraulikpumpe antreibendem Elektromotor ist der Elektromotor dagegen stets so ausgebildet, dass seine Leistung nur bei einer sehr hohen Drehfrequenz des Motors, und damit einer sehr hohen Leistung des Motors, unter Last einstellbar ist. Die Elektromotoren herkömmlicher Entnahmevorrichtungen können somit nicht mit niedriger Drehzahl bzw. Leistung gefahren werden, da sie dann kein ausreichendes Drehmoment zum Antreiben der Hydraulikpumpe, die eine Förderpumpe antreibt, bereitstellen. Bei niedrigen Drehzahlen müssten Elektromotoren herkömmlicher Entnahmevorrichtungen somit mit einem so hohen Strom betrieben werden, dass es zu Beschädigungen des Elektromotors kommen würde.
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In einer Ausführungsform weist die Entnahmevorrichtung einen Förderdrucksensor auf, der an dem Ausgang der zumindest einen Förderpumpe angeordnet ist und zum Messen eines Förderdrucks an dem Ausgang der Förderpumpe ausgebildet ist, mit dem die Förderpumpe das fluide Material in die Förderleitung fördert. Der Förderdrucksensor kann beispielsweise an jeder Förderpumpe der Entnahmevorrichtung entsprechend angeordnet sein. Beispielsweise kann die gesamte Entnahmevorrichtung nur einen Förderdrucksensor aufweisen, der an einer der Förderpumpen der Entnahmevorrichtung angeordnet ist. Beispielsweise kann die Entnahmevorrichtung so ausgebildet sein, dass an zumindest einer, insbesondere an genau einer, der Förderpumpen, die durch genau eine Hydraulikpumpe angetrieben werden, genau ein Förderdrucksensor entsprechend angeordnet ist. Der Förderdrucksensor ist jeweils an dem Ausgang einer Förderpumpe angeordnet, so dass über den Förderdrucksensor bestimmt werden kann, mit welchem Förderdruck die Förderpumpe das fluide Material in die Förderleitung fördert. Der Förderdruck an dem Ausgang der Förderpumpe ist somit der Förderdruck, mit dem das fluide Material an der ersten Anschlussseite der Förderleitung in die Förderleitung gefördert wird, wobei wegen der Reibungsverluste in der Förderleitung der Förderdruck an der zweiten Anschlussseite der Förderleitung von diesem Förderdruck abweichen kann. Das beschriebene Ausführungsbeispiel mit einem Förderdrucksensor bringt den Vorteil mit sich, dass über den Förderdrucksensor direkt überwacht werden kann, mit welchem Förderdruck die Förderpumpe das fluide Material in die Förderleitung fördert. Somit kann Schwankungen, die bei dem Fördern durch eine Förderpumpe auftreten können, besonders schnell entgegengewirkt werden, da eine Schwankung des Förderdrucks an dem Ausgang der Förderpumpe durch den Förderdrucksensor sofort erfasst werden kann, wodurch entsprechende Maßnahmen schnell eingeleitet werden können, wie beispielsweise eine Variation der Einstellung des Elektromotors.
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Besonders bevorzugt ist die Regeleinheit zum Auslesen des Förderdrucksensors zum Bestimmen des Förderdrucks an dem Ausgang der Förderpumpe ausgebildet und dazu eingerichtet, den Antrieb, insbesondere den Elektromotor, so einzustellen, dass der Förderdruck an dem Ausgang der Förderpumpe während eines Arbeitszyklus der Förderpumpe konstant bleibt, während dessen der aus dem Mischblockdrucksensor ausgelesene Förderdruck an dem Mischblock mit dem Soll-Förderdruck übereinstimmt. Selbstverständlich ist unter einer Einstellung, bei der der Förderdruck an dem Ausgang der Förderpumpe während eines Arbeitszyklus der Förderpumpe konstant bleibt, eine solche Einstellung zu verstehen, bei der der Förderdruck an dem Ausgang der Förderpumpe während des Arbeitszyklus sich innerhalb von Toleranzgrenzen bewegt. Beispielsweise können diese Toleranzgrenzen so festgelegt sein, dass der Förderdruck als konstant gilt, wenn er während eines Arbeitszyklus um weniger als 10 %, insbesondere um weniger als 5 %, insbesondere um weniger als 3 %, von dem Mittelwert des Förderdrucks über einen Arbeitszyklus hinweg abweicht. Ferner ist unter einer Übereinstimmung des aus dem Mischblockdrucksensor ausgelesenen Förderdrucks an dem Mischblock mit dem Soll-Förderdruck zu verstehen, dass der aus dem Mischblockdrucksensor ausgelesene Förderdruck um weniger als eine Maximalabweichung von dem Soll-Förderdruck abweicht, beispielsweise um weniger als 10 %, beispielsweise um weniger als 5 %, beispielsweise um weniger als 3 % von dem vorgegebenen Soll-Förderdruck. Die beschriebene vorteilhafte Ausführungsform bringt den Vorteil mit sich, dass Variationen des Förderdrucks an dem Ausgang der Förderpumpe, die während eines Arbeitszyklus der Förderpumpe auftreten können, sofort durch entsprechende Einstellungen, insbesondere des Elektromotors, entgegengewirkt werden kann. Dies wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel jedoch nur innerhalb von solchen Grenzen durchgeführt, dass der Förderdruck an dem Mischblock nicht von dem vorgegebenen Soll-Förderdruck abweicht. Die Erfinder haben erkannt, dass eine solche gekoppelte Regelung möglich ist, da die Förderleitung, die zwischen Förderpumpe und Mischblock vorgesehen ist, entsprechende Druckschwankungen des Förderdrucks an dem Ausgang der Förderpumpe abpuffert. Während eines Arbeitszyklus auftretende Schwankungen des Förderdrucks an dem Ausgang der Förderpumpe können somit durch gezieltes und schnelles Einstellen, insbesondere des Elektromotors, durch die Regeleinheit so geglättet werden, dass der Förderdruck an dem Mischblock, der für die Funktionalität der Spritzgussanlage wichtig ist, im Wesentlichen konstant bleibt. Die Erfinder haben erkannt, dass durch diese Regelung auch bei dem Weglassen eines Regelventils an dem Mischblockeingang eine sehr kontinuierliche Förderung von fluidem Material in den Mischblock mit einem konstanten Förderduck an dem Mischblock erfolgen kann. Es somit eine besonders energiesparende Förderung von fluidem Material in den Mischblock unter Aufrechterhaltung eines konstanten, vorgegebenen Soll-Förderdrucks an dem Mischblock möglich, ohne dass Überkapazitäten, wie etwa ein Überdruck in der Förderleitung, der durch ein Regelventil an dem Mischblockblockeingang reduziert wird, bereitgestellt werden müssen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Mischblock an seinem Mischblockeingang fluidführend mit der zweiten Anschlussseite der Förderleitung verbunden, wobei der Mischblock einen Auslass zum Ausgeben des Materials an die Fördereinrichtung aufweist, der in einer Materialfließrichtung hinter dem Mischblockeingang liegt. Die Materialfließrichtung ist durch die Förderpumpe vorgegeben, die das fluide Material aus dem Materialbehälter in den Mischblock fördert. Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die Entnahmevorrichtung einen Filterdrucksensor auf und ist so ausgebildet, dass sie an eine Spritzgussanlage anschließbar ist, indem ein Filter der Spritzgussanlage in der Materialfließrichtung hinter dem Mischblockdrucksensor angeordnet ist und der Filterdrucksensor in der Materialfließrichtung hinter dem Filter angeordnet ist. Beispielsweise kann die Entnahmevorrichtung in einem erfindungsgemäßen System, das eine erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung und eine Spritzgussanlage umfasst, so an die Spritzgussanlage angeschlossen sein, insbesondere unter Verbindung eines am Auslass des Mischblocks angeordneten Mischrohrs der Entnahmevorrichtung mit dem Filter der Spritzgussanlage, dass der Filter der Spritzgussanlage in der Materialfließrichtung hinter dem Mischblockdrucksensor angeordnet ist und der Filterdrucksensor in der Materialfließrichtung hinter dem Filter angeordnet ist. Beispielsweise kann die Regeleinheit zum Auslesen des Filterdrucksensors ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine separate Bedieneinheit zum Auslesen des Filterdrucksensors und zum Auslesen des Mischblockdrucksensors, beispielsweise auch zum mittelbaren Auslesen über die Regeleinheit, vorgesehen sein. Der Filterdrucksensor gibt Informationen über den Förderdruck in der Materialfließrichtung hinter dem Filter, während der Mischblockdrucksensor Informationen zum Förderdruck an dem Mischblock in der Materialfließrichtung vor dem Filter gibt.
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Durch einen Vergleich der Förderdruckwerte, die zum einen durch den Filterdrucksensor und zum anderen durch den Mischblockdrucksensor erhalten werden, kann bestimmt werden, ob der Filter stark oder wenig verstopft ist, d. h. ob der Filter bald getauscht werden muss. Ein solcher Vergleich kann beispielsweise in der Differenzbildung der beiden Drücke der beiden genannten Sensoren bestehen. Die beschriebene erfindungsgemäße Ausführungsform ermöglicht somit die Überwachung des Zustandes des Filters, der in einer Spritzgussanlage üblicherweise vorgesehen ist, um zu vermeiden, dass Verschmutzungen, wie etwa durchreagierte Materialklumpen, in die Fördereinrichtung und von dort in das Werkzeug der Spritzgussanlage gelangen, was ein aufwendiges Reinigen des Werkzeugs erforderlich machen würde. Die beschriebene vorteilhafte Ausführungsform kann somit zum einen sicherstellen, dass der Filter rechtzeitig gewechselt wird, und zum anderen sicherstellen, dass der Filter nicht früher gewechselt wird als unbedingt nötig, was eine Kostenreduzierung mit sich bringen kann.
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In einer Ausführungsform weist die Entnahmevorrichtung eine Gruppe von zumindest zwei, vorzugsweise genau zwei, Förderpumpen und eine Gruppe von zumindest zwei, vorzugsweise genau zwei, Förderleitungen auf, wobei jede dieser Förderpumpen der Gruppe von Förderpumpen einer dieser Förderleitungen der Gruppe von Förderleitungen zugeordnet ist. Die Zahl der Förderpumpen in der Gruppe von Förderpumpen ist somit identisch mit der Zahl der Förderleitungen in der Gruppe der Förderleitungen. Sämtliche Förderpumpen der Gruppe von Förderpumpen sind durch dieselbe Hydraulikpumpe angetrieben, wobei die Förderpumpen vorzugsweise wie oben erläutert hydraulisch hintereinandergeschaltet von der Hydraulikpumpe angetrieben werden, wodurch das Verhältnis der Fördergeschwindigkeiten der Förderpumpen unabhängig von der Einstellung des die Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotors gleichbleibend festgelegt ist. Somit ist die Fördergeschwindigkeit jeder der Förderpumpen der Gruppe durch die Hydraulikpumpe jeweils eindeutig vorgegeben und somit auch die Relation der Fördergeschwindigkeiten der Förderpumpen der Gruppe zueinander. Dabei gibt die Hydraulikpumpe für jede Förderpumpe die Zeit vor, innerhalb der die jeweilige Förderpumpe ihren Arbeitszyklus vollkommen durchläuft. Eine jede Förderpumpe der Gruppe ist zum Fördern von einem fluiden Material aus einem ihr zugeordneten Materialbehälter zu dem Mischblock ausgebildet. Dabei ist jede Förderpumpe der Gruppe an ihrem Eingang mit dem ihr zugeordneten Materialbehälter und an ihrem Ausgang mit einer ersten Anschlussseite der ihr zugeordneten Förderleitung fluidführend verbindbar oder verbunden, wobei jede Förderleitung der Gruppe an Förderleitungen an ihrer zweiten Anschlussseite mit dem Mischblock fluidführend verbindbar oder verbunden ist. Ein jede Förderpumpe kann somit über die ihr zugeordnete Förderleitung das fluide Material aus dem ihr zugeordneten Materialbehälter in den Mischblock fördern. Die Förderpumpen der Gruppe von Förderpumpen sind dazu ausgebildet, gemeinsam den Förderdruck an dem Mischblock bereitzustellen, mit dem sämtliche von den Förderpumpen geförderte Materialien gemeinsam in den Mischblock gefördert werden. Der Förderdruck an dem Mischblock setzt sich somit aus einer Gruppe an Einzelförderdrücken zusammen, wobei ein jeder Einzelförderdruck durch eine Förderpumpe der Gruppe von Förderpumpen bereitgestellt wird, mit dem diese Förderpumpe das Material aus dem ihr zugeordneten Materialbehälter in den Mischblock fördert. Der Mischblockdrucksensor hingegen misst den Förderdruck an dem Mischblock, den sämtliche Förderpumpen gemeinsam an dem Mischblock gewährleisten, indem sie jeweils das Material aus dem ihr zugeordneten Materialbehälter mit ihrem jeweiligen Einzelförderdruck in den Mischblock fördern. Der Förderdruck an dem Mischblock kann beispielsweise der Summe der Einzelförderdrücke entsprechen, mit denen die Förderpumpen die Materialien aus ihren Materialbehältern in den Mischblock fördern. Die beschriebene Ausführungsform ist besonders für Mehrkomponenten-Spritzgussanlagen von Vorteil. Denn dort müssen verschiedene Komponenten in den Mischblock gefördert werden, wobei für die Qualität des Spritzgusses der Förderdruck an dem Mischblock, der durch die Gesamtheit der verschiedenen Materialien an dem Mischblock bereitgestellt wird, relevant ist. Indem die Regeleinheit die eine Hydraulikpumpe über den Elektromotor so einstellt, dass der Soll-Förderdruck mit dem an dem Mischblockdrucksensor gemessenen Förderdruck an dem Mischblock übereinstimmt, ist bei der beschriebenen Ausführungsform gewährleistet, dass stets der gewünschte Förderdruck an dem Mischblock anliegt, mit dem das Gemisch an Komponenten in den Mischblock gefördert wird und mit dem dann aus dem Mischblock das Gemisch an Komponenten (jedes bestimmte fluide Material ist eine Komponente) in die Fördereinrichtung der Spritzgussanlage gefördert wird. Dadurch, dass sämtliche Förderpumpen durch dieselbe Hydraulikpumpe angetrieben werden, ist darüber hinaus sichergestellt, dass stets das richtige Volumenverhältnis der unterschiedlichen Materialien in den Mischblock gefördert wird, wohingegen der gemeinsame Förderdruck an dem Mischblock, den die Förderpumpen der Gruppe gemeinsam bereitstellen, dem gewünschten Soll-Förderdruck entspricht.
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In einer Ausführungsform weist die Entnahmevorrichtung eine Gruppe an Förderdrucksensoren auf, wobei jeder Förderdrucksensor der Gruppe an Förderdrucksensoren an dem Ausgang einer ihm zugeordneten Förderpumpe der Gruppe an Förderpumpen angeordnet ist und zum Messen eines Förderdrucks an dem Ausgang dieser Förderpumpe ausgebildet ist, mit dem diese Förderpumpe fluides Material aus dem ihr zugeordneten Materialbehälter in die ihr zugeordnete Förderleitung fördert. Beispielsweise kann die Gruppe an Förderdrucksensoren auch nur einen Förderdrucksensor umfassen, so dass an nur einer Förderpumpe der Gruppe an Förderpumpen an ihrem Ausgang ein Förderdrucksensor vorgesehen ist. Durch das Vorsehen von Förderdrucksensoren an den Ausgängen der Förderpumpen kann wie oben erläutert die Überwachung des Drucks, mit dem die Pumpe Material aus dem Materialbehälter in die Förderleitung fördert, instantan erfolgen, so dass auf Veränderungen der Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe besonders schnell reagiert werden kann.
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In einer Ausführungsform ist die Regeleinheit zum Auslesen sämtlicher Förderdrucksensoren der Gruppe an Förderdrucksensoren zum Bestimmen des Förderdrucks an dem Ausgang der dem jeweiligen Förderdrucksensor zugeordneten Förderpumpe ausgebildet, wobei die Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den Elektromotor so einzustellen, dass der Förderdruck an dem Ausgang der dem jeweiligen Förderdrucksensor zugeordneten Förderpumpe während eines Arbeitszyklus der Förderpumpe konstant bleibt, während dessen der aus dem Mischblockdrucksensor ausgelesene Förderdruck an dem Mischblock mit dem Soll-Förderdruck übereinstimmt. Wie oben erläutert ist darunter zu verstehen, dass der Förderdruck innerhalb von Toleranzgrenzen um den Mittelwert des Förderdrucks während eines Arbeitszyklus konstant bleibt und der Förderdruck an dem Mischblock um weniger als eine Maximalabweichung von dem Soll-Förderdruck abweicht. Wie oben erläutert kann hierüber eine besonders konstante Förderung von fluidem Material in den Mischblock mit einem konstanten Förderdruck an dem Mischblock gewährleistet sein, da Variationen des Förderdrucks an dem Ausgang einer Förderpumpe besonders schnell entgegengewirkt werden kann. Bei dem Vorsehen von mehreren Förderdrucksensoren an den Ausgängen mehrerer Förderpumpen kann sichergestellt sein, dass sämtliche Förderpumpen stets an ihrem Ausgang einen Förderdruck bereitstellen, der nur innerhalb von vorgegebenen Toleranzgrenzen von einem Mittelwert eines Förderdrucks über einen Arbeitszyklus der jeweiligen Förderpumpe hinweg abweicht, so dass sämtliche Förderpumpen so konstant wie möglich Material aus dem ihr zugeordneten Materialbehälter zu dem Mischblock fördern. Insbesondere kann bei dem Antrieb mehrerer Förderpumpen mit jeweils zugeordnetem Förderdrucksensor durch ein und dieselbe Hydraulikpumpe sichergestellt sein, dass eine korrigierende Einstellung des Elektromotors erfolgt, sobald nur einer der ausgelesenen Förderdrücke an dem Ausgang einer der Förderpumpen außerhalb seiner Toleranzgrenzen liegt, wodurch eine besonders schnelle Regelung gewährleistet sein kann.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum automatisierten Regeln des Förderdrucks an einem Mischblock einer Entnahmevorrichtung, mit dem zumindest eine Förderpumpe fluides Material aus zumindest einem Materialbehälter in den Mischblock fördert. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in eine Regeleinheit ein Soll-Förderdruck eingegeben, wobei ein Mischblockdrucksensor an dem Mischblock durch die Regeleinheit ausgelesen wird, insbesondere automatisch ausgelesen wird, zum Bestimmen des Förderdrucks an dem Mischblock, wobei die Regeleinheit einen Antrieb der Förderpumpe, insbesondere einen Elektromotor, der die zumindest eine Förderpumpe hydraulisch antreibt, einstellt, insbesondere automatisch einstellt, zum Regeln des Förderdrucks an dem Mischblock auf den Soll-Förderdruck. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine besonders einfache Vorgabe eines Soll-Förderdrucks und Realisierung des Soll-Förderdrucks bei einer Entnahmevorrichtung zum Fördern von fluidem Material aus einem Materialbehälter in einen Mischblock, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein solcher Förderdruck vorgegeben werden kann und auch tatsächlich an dem Mischblock eingehalten wird, der für die Qualität eines Spritzgusses besonders vorteilhaft ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann weitere Vorteile mit sich bringen und auf vorteilhafte Art und Weise ausgestaltet sein, wie dies im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung oben ausführlich in verschiedenerlei Hinsicht erläutert wurde.
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Beispielsweise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Regeleinheit ein Förderdruck an dem Ausgang der Förderpumpe ausgelesen werden, an dem die Förderpumpe an einer ersten Anschlussseite einer Förderleitung fluidführend angeschlossen ist, die mit ihrer zweiten Anschlussseite an dem Mischblock fluidführend angeschlossen ist, wobei die Regeleinheit den Elektromotor so einstellt, dass der Förderdruck an dem Ausgang der Förderpumpe während eines Arbeitszyklus der Förderpumpe, während dessen der aus dem Mischblocksensor ausgelesene Förderdruck an dem Mischblock mit dem Soll-Förderdruck übereinstimmt, konstant bleibt. Hierdurch kann eine besonders gleichmäßige Förderung von fluidem Material aus einem Materialbehälter an den Mischblock gewährleistet sein sowie weitere Vorteile, die oben im Zusammenhang mit Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung ausführlich erläutert wurden.
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Beispielsweise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Filterdrucksensor, der in einer Materialfließrichtung hinter einem Filter der Spritzgussanlage angeordnet ist, wobei der Filter in der Spritzgussanlage hinter dem Mischblockdrucksensor angeordnet ist, ausgelesen werden, wobei eine Druckdifferenz zwischen den aus dem Mischblockdrucksensor und aus dem Filterdrucksensor ausgelesenen Drücken gebildet wird, wobei diese Druckdifferenz überwacht wird zum Überwachen der Durchlässigkeit des Filters. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit ermöglichen, dass der Filter rechtzeitig aber nicht unnötig oft ausgetauscht wird. Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weitere Vorteile mit sich bringen, die oben im Zusammenhang mit Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung detailliert beschrieben wurden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise eine Gruppe von Förderpumpen durch die Hydraulikpumpe angetrieben werden, wobei jede der Förderpumpen der Gruppe an Förderpumpen ein bestimmtes fluides Material aus einem ihr zugeordneten Materialbehälter in den Mischblock fördert, wobei die Förderpumpen der Gruppe an Förderpumpen gemeinsam den Förderdruck an dem Mischblock bereitstellen, mit dem sämtliche von den Förderpumpen geförderte fluide Materialien gemeinsam in den Mischblock gefördert werden. Auch diese Ausführungsform kann Vorteile mit sich bringen, die im Zusammenhang mit Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung oben detailliert erläutert wurden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise durch die Regeleinheit an dem Ausgang zumindest einer der Förderpumpen der Gruppe an Förderpumpen ein ihr zugeordneter Förderdruck aus einem ihr zugeordneten Förderdrucksensor ausgelesen werden, mit dem die Förderpumpe das fluide Material aus dem ihr zugeordneten Materialbehälter in eine ihr zugeordnete Förderleitung fördert, die mit ihrer ersten Anschlussseite an dem Ausgang der Förderpumpe angeschlossen ist und die mit ihrer zweiten Anschlussseite an dem Mischblock fluidführend angeschlossen ist, wobei die Regeleinheit den Elektromotor so einstellen kann, dass jeder ausgelesene Förderdruck an dem Ausgang der Förderpumpe während eines Arbeitszyklus der Förderpumpe, während dessen der aus dem Mischblockdrucksensor ausgelesene Förderdruck an dem Mischblock mit dem Soll-Förderdruck übereinstimmt, konstant bleibt. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit gewährleistet sein, dass der Förderdruck sämtlicher Förderpumpen, mit dem diese Förderpumpen Material aus dem ihr zugeordneten Materialbehälter in die ihr zugeordnete Förderleitung fördern, möglichst konstant gehalten wird. Ferner können weitere Vorteile gegeben sein, die im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung oben detaillierter erläutert wurden.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer, insbesondere erfindungsgemäßen, Entnahmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 näher erläutert. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung 1 in einer Prinzipdarstellung, aus der das Zusammenspiel der Komponenten der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung 1 hervorgehen soll.
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Das in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung 1 umfasst zwei Förderpumpen 71, 72. Die erste Förderpumpe 71 ist an ihrem Eingang fluidführend mit einem ersten Materialbehälter 61 verbunden, in dem sich ein erstes fluides Material befindet. Die zweite Förderpumpe 72 ist an ihrem Eingang mit einem zweiten Materialbehälter 62 fluidführend verbunden, in dem sich ein zweites fluides Material befindet, das von dem ersten fluiden Material unterschiedlich ist. Die dargestellte erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung 1 eignet sich somit zum Einsatz in einer Zwei-Komponenten-Spritzgussanlage, in der die beiden fluiden Materialien als die zwei Komponenten eines Spritzgussverfahrens verwendet werden.
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Beide Förderpumpen 71, 72 werden durch dieselbe Hydraulikpumpe 4 so angetrieben, dass ihre Fördergeschwindigkeit durch die Hydraulikpumpe 4 eindeutig festgelegt ist. Hierzu sind die Förderpumpen 71, 72 über eine Hin- und Rückführ-Hydraulikleitung 51, 52, 53 mit der Hydraulikpumpe 4 verbunden. Dabei sind die Förderpumpen 71, 72 hydraulisch hintereinandergeschaltet von der Hydraulikpumpe 4 angetrieben. Hierzu ist an der Hydraulikpumpe 4 ein Hydraulikpumpeneingang 41 mit einem Umschaltventil angeordnet, von dem aus eine erste Hydraulikleitung 51 zu der ersten Förderpumpe 71 und eine zweite Hydraulikleitung 52 zu der zweiten Förderpumpe 72 verläuft. Die beiden Förderpumpen 71, 72 sind ferner über eine dritte Hydraulikleitung 53 miteinander verbunden. Die Hintereinanderschaltung der Hydraulikpumpen 71, 72 gestaltet sich somit derart, dass die Hydraulikpumpe 4 bei einer ersten Schaltstellung des Umschaltventils in dem Hydraulikpumpeneingang 41 Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum der Pumpe 71 fördert, aus dessen Ausgang Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitung 53 zur zweiten Förderpumpe 72 und über die Hydraulikleitung 52 zurück in die Hydraulikpumpe 4 fließt. Bei dieser ersten Schaltstellung des Umschaltventils in dem Hydraulikpumpeneingang 41 erfolgt ein Hub der jeweiligen Förderpumpe 71, 72 in eine jeweilige erste Hubrichtung. Bei einer zweiten Schaltstellung des Umschaltventils des Hydraulikpumpeneingangs 41 fördert die Hydraulikpumpe 4 über die Hydraulikleitung 52 Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum der Förderpumpe 72, aus dessen Ausgang Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitung 53 in den Druckraum der Förderpumpe 71 fließt, aus dessen Ausgang Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitung 51 in die Hydraulikpumpe 4 fließt. Diese zweite Schaltstellung des Umschaltventils entspricht einer jeweils zweiten Hubrichtung der jeweiligen Förderpumpen 71, 72. Dadurch, dass die Förderpumpen 71, 72 somit hintereinandergeschaltet von der Hydraulikpumpe 4 angetrieben werden, ist sichergestellt, dass ihre Fördergeschwindigkeiten unabhängig von der Pumpleistung der Hydraulikpumpe 4 stets dasselbe Verhältnis zueinander haben.
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Die Hydraulikpumpe 4 selbst ist durch einen Elektromotor 3 angetrieben, wobei der Elektromotor 3 die Pumpleistung der Hydraulikpumpe 4, mit der die Hydraulikpumpe 4 hydraulische Flüssigkeit pumpt zum Antreiben der Förderpumpen 71, 72, eindeutig vorgibt. Der Elektromotor 3 ist in einem weiten Drehzahlbereich unter Last einstellbar, wobei die Drehzahl des Elektromotors die Pumpleistung der Hydraulikpumpe 4 eindeutig vorgibt. Die Einstellung der Drehzahl des Elektromotors 3 kann bei der dargestellten Ausführungsform durch die Regeleinheit 2 vorgenommen werden. Die Regeleinheit 2 umfasst ein nicht dargestelltes Bedienelement, über das ein Soll-Förderdruck in der Regeleinheit 2 vorgegeben werden kann, wonach dann die Regeleinheit 2 den Elektromotor 3 automatisch so einstellt, dass der Soll-Förderdruck am Mischblock erreicht wird. Die Regeleinheit 2 ist über eine Datenleitung 110 mit dem Mischblockdrucksensor 11 verbunden und kann darüber den Mischblockdrucksensor 11 auslesen.
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Die Förderpumpen 71, 72 weisen jeweils an ihrem Ausgang einen Förderdrucksensor 81, 82 auf und sind jeweils über eine Förderleitung 91, 92 mit dem Mischblockeingang 101 eines Mischblocks 10 verbunden. Die erste Förderpumpe 71 ist somit dazu ausgebildet, von der Hydraulikpumpe 4 angetrieben zu werden und das erste fluide Material aus dem ersten Materialbehälter 61 über die Förderleitung 91 in den Mischblock 10 zu fördern. Entsprechend ist die zweite Förderpumpe 72 dazu ausgebildet, von der Hydraulikpumpe 4 angetrieben zu werden und das zweite fluide Material aus dem zweiten Materialbehälter 62 über die zweite Förderleitung 92 in den Mischblock 10 zu fördern. Die beiden Förderpumpen 71, 72 fördern somit gemeinsam fluides Material in den Mischblock 10. Entsprechend stellt sich an dem Mischblock 10 ein Förderdruck ein, der durch das gemeinsame Fördern von fluiden Materialien durch die beiden Förderpumpen 71, 72 hervorgerufen wird. Dieser Förderdruck an dem Mischblock 10 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Mischblockdrucksensor 11 ermittelt, der in dem Mischblockinnenraum des Mischblocks 10 angeordnet ist.
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Wie erläutert stellt die Regeleinheit 2 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Elektromotor 3 so ein, dass der Förderdruck am Mischblock 10, der durch den Mischblockdrucksensor 11 ermittelt wird, dem in der Regeleinheit 2 vorgegebenen Soll-Förderdruck entspricht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass für die Qualität eines Spritzgusses von Bedeutung ist, den dynamischen Förderdruck zu kennen, mit dem fluides Material in den Mischblock 10 gelangt und von dort in die Förderschnecke 15 der Spritzgussanlage. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird daher der Förderdruck an dem Mischblock 10 durch den Mischblockdrucksensor 11 immer nur dann von der Regeleinheit 2 ausgelesen, wenn fluides Material aus dem Mischblock 10 durch das Auslassventil 102 in das Mischrohr 12 zur Förderschnecke 15 gelangt. Dadurch ist sichergestellt, dass der Mischblockdrucksensor 11 tatsächlich den dynamischen Förderdruck und keinen statischen Druck in dem Mischblock 10 ermittelt, da der Mischblockdrucksensor 11 den Förderdruck nie bei geschlossenem Auslassventil 102 sondern stets bei geöffnetem Auslassventil 102 ermittelt.
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Jede Förderpumpe 71, 72 der dargestellten erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung 1 weist an ihrem Ausgang einen ihr zugeordneten Förderdrucksensor 81, 82 auf, der den dynamischen Förderdruck ermittelt, mit dem die jeweilige Förderpumpe 71, 72 fluides Material an ihrem Ausgang in die ihr zugeordnete Förderleitung 91, 92 fördert. Die Regeleinheit 2 ist dazu ausgebildet, die Förderdrucksensoren 81, 82 über Datenleitungen 810, 820 auszulesen. Ferner ist die Regeleinheit 2 dazu eingerichtet, den Elektromotor 3 so einzustellen, dass der Förderdruck an dem Ausgang der Förderpumpen 71, 72 während eines Arbeitszyklus der beiden Förderpumpen 71, 72 nur innerhalb von Toleranzgrenzen von dem Mittelwert des Förderdrucks an dem Ausgang über den Arbeitszyklus hinweg abweicht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass es bei herkömmlichen Förderpumpen zu Unregelmäßigkeiten bei dem Förderdruck an ihrem Ausgang kommt, da an dem oberen Totpunkt bei der Hubkolbenbewegung ein Einbruch des Förderdrucks erfolgt. Diese Schwankungen des Förderdrucks während eines Arbeitszyklus können sich negativ auf die Qualität eines Spritzgusses auswirken, wenn die Schwankungen sich auf den Förderdruck an dem Mischblock übertragen, mit dem das Material auch in die Förderschnecke 15 der Spritzgussanlage gefördert wird. Dadurch, dass die dargestellte Ausführungsform so eingerichtet ist, dass die Förderdrucksensoren 81, 82 an den Ausgängen der Förderpumpen 71, 72 durch die Regeleinheit 2 ausgelesen werden und die Regeleinheit 2 den Elektromotor 3 so einstellt, dass arbeitszyklusbedingte Schwankungen des Förderdrucks durch eine Veränderung der Drehzahl des Elektromotors 3 geglättet werden, ermöglicht die dargestellte erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung 1 eine Förderung von dem ersten und dem zweiten fluiden Material aus dem ersten und zweiten Materialbehälter 61, 62 in den Mischblock 10 und von dort zur Förderschnecke 15 mit einem konstanten Förderdruck, ohne dass es zu Schwankungen während der Arbeitszyklen der Förderpumpen 71, 72 kommt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Förderpumpen 71, 72 hintereinandergeschaltet von der Hydraulikpumpe 4 angetrieben werden und somit beide ihre Arbeitszyklen synchron durchführen, d. h. ihre Arbeitszyklen innerhalb derselben Zeitintervalle durchführen.
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Die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung 1 ist dabei so eingerichtet, dass die Regeleinheit 2 eine Einstellung des Elektromotors 3 in Abhängigkeit von den aus den Förderdrucksensoren 81, 82 ausgelesenen Förderdrücken an den Ausgängen der Förderpumpen 71, 72 nur dann einstellt, wenn der Förderdruck an dem Mischblock 10, der durch den Mischblockdrucksensor 11 ermittelt wird, um weniger als eine Maximalabweichung von dem in der Regeleinheit 2 vorgegebenen Soll-Förderdruck abweicht. Sobald die Abweichung des aus dem Mischblockdrucksensor 11 ausgelesenen Förderdrucks am Mischblock 10 von dem Soll-Förderdruck größer als die Maximalabweichung ist, stellt die Regeleinheit 2 den Elektromotor 3 ausschließlich in Abhängigkeit von dem aus dem Mischblockdrucksensor 11 ausgelesenen Förderdruck am Mischblock 10 ein, damit dieser Förderdruck dem Soll-Förderdruck möglichst nahekommt. Dabei ist in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des vorliegenden Ausführungsbeispiels berücksichtigt, dass gerade der aus dem Mischblockdrucksensor 11 ausgelesene Förderdruck am Mischblock 10 besonders wichtig für die Qualität eines Spritzgusses ist.
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In 1 sind neben der Entnahmevorrichtung 1 auch ein Filter 13 und eine Förderschnecke 15 einer Spritzgussanlage schematisch dargestellt, an die die Entnahmevorrichtung angeschlossen ist. Die vorliegende Entnahmevorrichtung 1 umfasst einen Filterdrucksensor 14. Der Filter 13 der Spritzgussanlage ist in der Materialfließrichtung, die durch die Förderpumpen 71, 72 vorgegeben ist, hinter dem Mischblockdrucksensor 11 angeordnet. Der Filterdrucksensor 14 ist in dieser Materialfließrichtung hinter dem Filter 13 angeordnet. Der Filterdrucksensor 14 ist ebenfalls über eine Datenleitung 140 mit der Regeleinheit 2 verbunden. Die Regeleinheit 2 ist somit zum Auslesen des Filterdrucksensors 14 und zum Auslesen des Mischblockdrucksensors 11 ausgebildet. Dabei vergleicht die Regeleinheit 2 den aus dem Mischblockdrucksensor 11 ausgelesenen Druck mit dem aus dem Filterdrucksensor 14 ausgelesenen Druck. Über einen Vergleich dieser beiden Drücke, insbesondere durch Differenzbildung dieser beiden Drücke, kann die Regeleinheit 2 ermitteln, welcher Druck an dem Filter 13 abfällt. Je größer der Druckabfall an dem Filter 13 ist, desto stärker ist der Filter 13 verstopft. Die Regeleinheit 2 ist vorliegend dazu ausgebildet, bei dem Feststellen eines Druckabfalls, der über einem vorgegebenen Grenzwert liegt, einen Alarm auszugeben, so dass eine Bedienperson der Entnahmevorrichtung 1 über den Alarm darauf hingewiesen ist, dass der Filter 13 verstopft ist und ausgewechselt werden muss. Der Alarm kann beispielsweise sonorisch oder graphisch über eine Anzeigeeinrichtung der Regeleinheit 2 erfolgen. Die dargestellte Entnahmevorrichtung 1 ermöglicht somit das rechtzeitige Austauschen eines Filters 13. Dadurch kann zum einen über den Filter 13 sichergestellt sein, dass keine Verunreinigungen in die Förderschnecke 15 einer Spritzgussanlage gelangen, und zum anderen sichergestellt sein, dass der Förderdruck, mit dem fluides Material von dem Filter 13 in die Förderschnecke 15 gelangt, nur innerhalb von tolerablen Abweichungen von dem Förderdruck am Mischblock 10 abweicht.
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Aus dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dem Fachmann ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung 1 eine automatische Regulierung des Förderdrucks gewährleistet, mit dem fluides Material in die Förderschnecke 15 einer Spritzgussanlage aus Materialbehältern 61, 62 gefördert wird. Dabei kann die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung 1 nicht nur eine elektronische, präzise und schnelle Regelung des Förderdrucks, sondern darüber hinaus auch eine energiesparende Arbeitsweise gewährleisten, da durch die Einstellung des Elektromotors 3 über die Regeleinheit 2 sichergestellt ist, dass der Elektromotor 3, der die Hydraulikpumpe 4 und damit auch die Förderpumpen 71, 72 antreibt, nur so viel Leistung erbringt und aufnimmt, wie aufgrund des vorgegebenen Soll-Förderdrucks erforderlich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entnahmevorrichtung
- 2
- Regeleinheit
- 3
- Elektromotor
- 4
- Hydraulikpumpe
- 10
- Mischblock
- 11
- Mischblockdrucksensor
- 12
- Mischrohr
- 13
- Filter
- 14
- Filterdrucksensor
- 15
- Förderschnecke
- 41
- Hydraulikpumpeneingang
- 51, 52, 53
- Hydraulikleitung
- 61
- erster Materialbehälter
- 62
- zweiter Materialbehälter
- 71
- erste Förderpumpe
- 72
- zweite Förderpumpe
- 81, 82
- Förderdrucksensor
- 91, 92
- Förderleitung
- 101
- Mischblockeingang
- 102
- Auslassventil
- 110, 140, 810, 820
- Datenleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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