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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für eine kontinuierliche Verarbeitung eines Klebstoffs mit einem ersten Materialdruckbehälter zur Bevorratung der ersten Komponente A und einem zweiten Materialdruckbehälter zur Bevorratung der zweiten Komponente B eines Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffs, welcher darüber hinaus noch weitere Komponenten enthalten kann.
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Die Anwendung der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf den Bereich der Fahrzeugtechnik, insbesondere der Kfz-Fertigung. So werden Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffe beispielsweise zur Herstellung von Fahrzeuginterieur verwendet, insbesondere zum Aufbringen von Lederausstattungen auf Fahrzeugteile einer Fahrzeugkabine. Darüber hinaus lässt sich die erfindungsgemäße Lösung auch in anderen Anwendungsbereichen nutzen, bei denen insbesondere im Rahmen einer Serienherstellung eine kontinuierliche Zufuhr eines gebrauchsfertig angemischten Dispersionsklebstoffs erforderlich ist.
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Die Dispersionsklebstoffe der hier interessierenden Art bestehen bevorzugt aus einer wasserbasierten A-Komponente sowie einer hierin einzumischenden B-Komponente, welche als Härter fungiert und vorzugsweise auf Isocyanat basiert. Hierfür ist in der Regel ein relativ geringer Härteanteil der B-Komponente von lediglich 5 bis 6% gemessen an der Menge der A-Komponente erforderlich, weswegen die Herstellung einer homogenen Mischung der Komponenten A und B eine Herausforderung wird.
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Gemäß dem Stand der Technik werden zur industriellen Anmischung von Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffen in der Regel eine erste Komponente von 5, 20 oder 30 kg zusammen mit einer zweiten Komponente und anteilmäßig exakt gewogen und gemischt. Die erste A-Komponente wird auf die zweite B-Komponente als Härter abgestimmten. Der Anwender ist daher gezwungen, stets ein vollständiges Gebinde anzumischen, was in der Praxis zu einem hohen Abfallaufkommen führt, falls das angemischte Gebinde nicht vollständig innerhalb der geltenden Verarbeitungszeit verbraucht werden kann. Die maximale Verarbeitungszeit - die sogenannte Topfzeit - eines gebrauchsfertig angemischten Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffs für industrielle Anwendungen beträgt gewöhnlich ca. 4 Stunden.
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Darüber hinaus verändert ein gebrauchsfertig angemischter Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoff während der Topfzeit im bevorrateten Zustand mehrfach stark die Viskosität von zunächst dünnflüssig zu dickflüssig und wieder zu dünnflüssig und härtet in der Regel bei einer ungewollten Berührung mit Buntmetallen in ungeplant kürzerer Zeit aus. All diese Störeinflüsse erschweren eine kontinuierliche Verarbeitung von gebrauchsfertig angemischten Klebstoffgebinden.
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Aus der
DE102022113822 (A1 ) geht eine Dosiereinrichtung für Dispersionsklebstoffe zur kontinuierlichen Verarbeitung hervor, welche außerdem auch einen ersten Materialdruckbehälter zur Bevorratung einer ersten Komponente A und einen zweiten Materialdruckbehälter zur Bevorratung einer zweiten Komponente B des Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffs umfasst. Eine je nach folgende Dosierpumpe fördert die zu verarbeitende Komponente A und B aus den jeweiligen Materialdruckbehältern und führt diese über eine je zugeordnete Förderleitung in ein Wechselventil zum Zusammenführen der beiden Komponenten A und B. Eine hiervon abgehende gemeinsame Mischleitung mündet dann in den Einlassanschluss der Mischereinheit, wobei eine mit deren Auslassanschluss verbundene Klebstoffleitung zur Bereitstellung des gebrauchsfertigen Dispersionsklebstoffs angeschlossen ist. Die Dosierpumpe für die erste Komponente A als eine Exzenterschneckenpumpe auszuführen. Denn hiermit lässt sich eine hinreichend große Förderleistung zur Befüllung der Mischkammer in dem kontinuierlichen Mischprozess gewährleisten. Demgegenüber kann die Dosierpumpe für die zweite Komponente B als eine Zahnradpumpe ausgebildet werden, welche eine gegenüber der Exzenterschneckenpumpe geringere Förderleistung in Anpassung an das vorstehend erwähnte optimale Mischverhältnis bereitstellt.
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Es ist demgegenüber die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosiereinrichtung für Dispersionsklebstoffe zu schaffen, welche für eine abfallminimierende, kontinuierliche Verarbeitung eine zuverlässig homogene und bedarfsgerechte, schonende Bereitstellung des angemischten Dispersionsklebstoffs gewährleistet.
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Die Aufgabe wird ausgehend von einer Dosiereinrichtung gemäß des Anspruchs 1 gelöst. Die jeweils abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung für Dispersionsklebstoffe zur kontinuierlichen Verarbeitung umfasset einen ersten Materialdruckbehälter zur Bevorratung einer ersten Komponente A und einen zweiten Materialdruckbehälter zur Bevorratung einer zweiten Komponente B eines Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffs. Eine erste Dosierpumpe fördert die Komponente A und eine zweite Dosierpumpe fördert die Komponente B.
Die zugeordneten Förderleitungen der Dosierpumpen münden in ein Wechselventil zum Zusammenführen der beiden Komponenten A und B.
Eine hiervon abgehende gemeinsame Mischleitung ist über einen Einlassanschluss mit mindestens einer Mischereinheit verbunden, wovon eine mit dessen Auslassanschluss verbundene Klebstoffleitung zur Bereitstellung des gebrauchsfertig angemischten Dispersionsklebstoffs abgeht.
Erfindungsgemäß haben die Dosierpumpen einen gemeinsamen Antrieb.
Der Vorteil des gemeinsamen Antriebs ist, dass die Mischverhältnisse der Dosierpumpen für die Komponenten A und B werkseitig eingestellt werden können, um die Volumen-Regulierung der Komponenten A und B zu vereinfachen oder gar verzichtbar machen. Eine nachträgliche Regulierung ist auch währen des Mischvorganges möglich.
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Die mindestens eine Mischereinheit kann ein Statikmischer sein.
Eine zweite Mischereinheit kann nach der ersten Mischereinheit in Reihe angeordnet werden, die ein Rührwerk umfasst oder ein Ultraschallmischer ist. Zusätzlich lässt sich die Mischkammer oder dessen Auslassanschluss oder die weiterführende Klebstoffleitung mit einer ebenfalls berührungslosen Volumen- und / oder Gasblasenüberwachung zur Sicherstellung einer hohen Prozessqualität ausstatten.
Durch die hierdurch geschaffene Redundanz wird die Zuverlässigkeit und Einsatzfähigkeit der Dosiereinrichtung erhöht. Alternativ hierzu ist es auch denkbar, die Mischereinheit über Schnellverschlüsse seitens des Einlass- und Auslassanschlusses in die Klebstoffleitung der Dosiereinrichtung zu integrieren, um einen im Bedarfsfall schnellen Austausch zu ermöglichen. Der Volumenstrom der Komponente A kann über den Regler auf den Sollwert gebracht werden. Der Volumenstrom der Komponente B kann über eine nachgeschaltete Blende auf den Sollwert gebracht werden.
Je nach Auswahl der Dosierpumpen können wie später beschrieben wird, weitere Einstellungen an den Pumpen oder Antrieb der Pumpen vorgenommen werden.
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Beide Dosierpumpen werden vorzugsweise über einen Servomotor mit Frequenzumrichter angetrieben und bilden hierdurch ein Stellglied im Rahmen einer nachfolgend erläuterten Druckregelung des Ausgangsdrucks für den gebrauchsfertig angemischten Dispersionsklebstoff nach Maßgabe einer entsprechenden Regelungssoftware.
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Im Rahmen der Druckregelung ist an der abgehenden Klebstoffleitung ein Drucksensor zur Erfassung des Istdrucks des gebrauchsfertig angemischten Dispersionsklebstoffs angeordnet. Dessen Messwert geht einer softwaregesteuerten Reglereinheit zur Ausregelung des Klebstoffdrucks auf einen vorgegebenen Solldruck zu, welcher passend zur angeschlossenen Austragseinheit, beispielsweise eine Sprühpistole, gewählt wird. Die im gewünschten Mischverhältnis mit der gleichen Drehzahl laufenden Dosierpumpen gleichen dabei als Stellglied die ermittelten Regelabweichungen zwischen dem gemessenen Istdruck und dem vorgegebenen Solldruck über eine entsprechende Variation der Pumpendrehzahl mittels der Servoantriebe und damit der Förderleistung aus. Die Reglereinheit regelt den Istdruck als Betriebsdruck des gebrauchsfertig angemischten Klebstoffs dabei auf einen Solldruck im Bereich zwischen 2 bis 6 bar aus, je nach den Betriebsparametern der mindestens einen Austragseinheit am Ende der Klebstoffleitung.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das mit dem Einlassanschluss der Mischereinheit verbundene Wechselventil mit mindestens einem zusätzlichen Spülanschluss zur Zuführung von Reinigungsflüssigkeit versehen ist, um alle in Fließrichtung nachfolgenden klebstoffführenden Bauteile schnell und wirkungsvoll innerhalb der Topfzeit zu reinigen und für den nächsten Einsatz vorzubereiten. Im Zusammenhang hiermit wird vorgeschlagen, alle materialführenden Bereiche aus Glas, Edelstahl oder zumindest aus einem geeigneten Kunststoff auszuführen.
Damit die Konstruktion des Ventils und des Spülanschlusses vereinfacht wird, kann in dem Gehäuse eine Spülbohrung angebracht werden, welche mit einem Absperrventil geöffnet werden kann.
Für die Spülzwecke werden die Zufuhranschlüsse für die Komponenten A und B am Wechselventil gesperrt und das Absperrventil Spülbohrung geöffnet, so dass das Spülwasser bzw. das Reinigungsmittel durch die Mischereinheit und Klebstoffleitung fließen kann um die Reinigung durchzuführen.
Die erfindungsgemäßen Dosierpumpen können Schlauchpumpen sein.
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Eine Schlauchpumpe gemäß dem Stand der Technik umfasst:
- einen flexiblen Schlauch,
- ein Gehäuse mit einem Teilzylinder zur Aufnahme des Schlauches, wobei ein Ende des Schlauches einen Fluideingang und das andere Ende des Schlauches einen Fluidausgang bildet und wobei der Schlauch in der Regel in dem Teilzylinder U-förmig ausgebildet ist,
- eine Drehachse ist in der Mitte des Zylinders angeordnet, um der etwa 1 bis 4 Arme mit jeweils einem Roller entfernt von der Achse und in der Nähe der Zylinderwand angebracht sind.
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Wenn die Arme in Bewegung (Drehung um die Achse) gesetzt werden, quetschen die Roller den Schlauch gegen den Teilzylinder, so dass ein Vakuum von der Richtung Fluideingang das Fluid absaugt und in Richtung des Fluidausgangs hin befördert.
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Der Volumenstrom ist abhängig von Schlauchinnendurchmesser, Zylinderdurchmesser und der Drehzahl.
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Für die Einstellung der Volumenströme für die Komponenten A und B ist der Teilzylinder für die Komponente A größer als der Teilzylinder für die Komponente B und der Schlauchdurchmesser für die Komponente A ist größer als der Schlauchdurchmesser für die Komponente B.
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Es können auch mehrere Schläuche für die Komponente A vorgesehen werden, damit eine größere Menge der Komponente A befördert werden kann.
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Alternativ kann anstatt einer Schlauchpumpe eine Ringpumpe verwendet werden. Dabei wird ein Arm der Schlauchpumpe durch eine exzentrische Kreisscheibe ersetzt.
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Die erfindungsgemäßen Dosierpumpen können alternativ Membranpumpen sein.
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Eine Membranpumpe gemäß dem Stand der Technik umfasst:
- ein Gehäuse,
- einen Pleuel mit einem vorbestimmten Hub,
- eine Stützscheibe,
- eine Spannscheibe,
- eine Membran,
- einen vertieften Kopfdeckel, in der sich einen Fluideingang und einen Fluidausgang befinden.
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Die Membran wird zwischen der Stützscheibe und der Spannscheibe eingespannt.
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Die Membran wird weiter im Gehäuse derart eingespannt, dass es zwischen der Membran und dem vertieften Kopfdeckel ein Hohlraum entsteht.
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Der Pleuel wird in der axialen Richtung zu einer oszillierenden Schwingung gebracht, so dass im Hohlraum ein Vakuum entsteht, wodurch das Fluid über den Fluideingang eingesaugt wird und über den Fluidausgang hinaus gedruckt wird.
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Über ein Getriebe (z.B. Hebel) kann der Pleuelhub für das Medium A mit XA und Pleuelhub für das Medium B mit XB eingestellt werden.
XA und XB können variabel und einstellbar ausgelegt werden, so dass die Volumenströme für die Komponenten A und B einstellbar sind.
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Figurenbeschreibung
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Dosiereinrichtung für Dispersionsklebstoffe zur kontinuierlichen Verarbeitung,
- 2 eine schematische Darstellung der Schlauchpumpen für Dosiereinrichtung,
- 3 eine schematische Darstellung der Membranpumpen für Dosiereinrichtung.
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Gemäß 1 umfasst die Dosiereinrichtung für Dispersionsklebstoffe zur kontinuierlichen Verarbeitung aus einem ersten Materialdruckbehälter 1 zur Bevorratung einer ersten Komponente A eines Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffs, welcher unter einem Vorförderdruck von 2 bar steht. Die Komponente A ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein wasserbasierter Klebstoff, der mit einer Komponente B als Härter anzumischen ist, wobei viel weniger Komponente B als Komponente A erforderlich ist. Dementsprechend ist die zweite Komponente B in einem zugeordneten zweiten Materialdruckbehälter 2 unter einem Vorförderdruck von 2 bar bevorratet. Zur dosierten Entnahme der Komponenten A und B ist jedem Materialdruckbehälter 1 und 2 eine Dosierpumpe 3 beziehungsweise 4 zugeordnet. Dabei ist die Dosierpumpe 3 für die erste Komponente A und die Dosierpumpe 4 ist für die zweite Komponente B. Die Dosierpumpen 3 und 4 sind mit einem einzigen Antrieb 17 angetrieben.
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Da demgegenüber weniger Komponente B zur Klebstoffmischung benötigt wird, hat die Dosierpumpe 4 für die zweite Komponente B weniger Volumenstrom. Der Antrieb 17 für beide Dosierpumpen 3 und 4 ist mit einem drehzahlvariablen Servomotor ausgestattet, um im Rahmen einer Druckregelung als Stellglieder zu fungieren.
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Die den beiden Dosierpumpen 3 und 4 je zugeordneten Förderleistungen münden eingangsseitig in ein Wechselventil 5 ein, welches die beiden zugeführten Komponenten A und B zusammenführt. Auslassseitig des Wechselventils 5 werden die zusammengeführten Komponenten A und B im noch ungemischten Zustand einer ersten Mischereinheit 10 zugeführt. Die bereits in der ersten Mischereinheit 10 angemischten Komponenten A und b werden dann in eine zweite Mischereinheit 11 geführt, um da eine weitere Mischung durchzuführen.
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Nach der zweiten Mischereinheit 11 wird der angemischte Klebstoff über die Klebstoffleitung 15 und weiterhin über einen Drucksensor 6 zur Erfassung des Istdrucks des gebrauchsfertig angemischten Dispersionsklebstoffs an eine Anschlusseinheit 12 zum Anschluss einer - hier nicht weiter dargestellten - Austragseinheit, beispielsweise eine Sprühpistole geführt.
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Das Wechselventil 5 zum Zusammenführen beider Komponenten A und B des Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffs weist mindestens einen zusätzlichen Spülanschluss 7 zur Reinigung der in der beschriebenen Fließrichtung nachfolgenden klebstoffführenden Bauteile auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel insbesondere aus der ersten Mischereinheit 10, der nachgeschaltet redundanten zweiten Mischereinheit 11, dem Drucksensor 6 sowie der Anschlusseinheit 12 bestehen.
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Außerdem ist die Dosiereinrichtung mit einer softwaregesteuerten elektronischen Regeleinheit 8 ausgestattet, die neben der Ansteuerung der vorstehend beschriebenen Systemeinheiten insbesondere auch der Durchführung einer Druckregelung dient, bei welcher ein Istdruck des gebrauchsfertig angemischten Klebstoffs vom Drucksensor 6 der Klebstoffleitung 15 erfasst wird und mit einem innerhalb einer Regeleinheit 8 hinterlegten Solldruck verglichen wird, um Regelabweichungen durch eine entsprechende Variation der Pumpdrehzahl der angeschlossenen Dosierpumpe 3 und 4 unter Berücksichtigung des vorgegebenen Mischverhältnisses vorzunehmen. Die Regeleinheit 9 regelt den Istdruck als Betriebsdruck der Dosiereinrichtung auf einen Solldruck im Bereich zwischen 2 bis 6 bar aus, je nach Betriebsparameter des angeschlossenen Austragswerkzeugs, beispielsweise einer Sprühpistole.
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Die Darstellung der Dosierpumpen 3 und 4 als Schlauchpumpen für die Dosiereinrichtung in 2 ist schematisch und wiedergibt keine maßstabgetreue Abbildung.
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Die Dosierpumpe 3 ist als eine Schlauchpumpe für die Förderung der Komponente A aus dem Behälter 1 (1) ausgebildet. Die Dosierpumpe 4 ist als eine Schlauchpumpe für die Förderung der Komponente B aus dem Behälter 2 (1) ausgebildet. Beide Schlauchpumpen werden von einem einzigen Antrieb 17 z.B. einem Elektromotor angetrieben. Somit ist die Drehzahl für beide Schlauchpumpen gleich.
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Die Drehzahl wird geregelt, um den Druck in der Klebstoffleitung 15 im Bereich zwischen 2 bis 6 bar einzustellen. Durch Drosseln, die nach den Dosierpumpen 3 und 4 angeordnet sind, kann auch des jeweiligen Volumenstroms für die Komponenten A bzw. B reguliert werden.
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Die Darstellung der Dosierpumpen 3 und 4 als Membranpumpen für die Dosiereinrichtung in 3 ist schematisch und wiedergibt keine maßstabgetreue Abbildung.
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Die Dosierpumpe 3 ist als eine Membranpumpe für die Förderung der Komponente A aus dem Behälter 1 (1) ausgebildet. Die Dosierpumpe 4 ist als eine Membranpumpe (3) für die Förderung der Komponente B aus dem Behälter 2 (1) ausgebildet. Beide Membranpumpe werden von einem einzigen Antrieb 17 z.B. einem Elektromotor angetrieben. Somit ist die Hubzahl für beide Membranpumpen gleich. Der Hubzahl ist direkt abhängig von der Drehzahl des Antriebes.
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Die Drehzahl wird geregelt, um den Druck in der Klebstoffleitung 15 im Bereich zwischen 2 bis 6 bar einzustellen. Durch Drosseln, die nach den Dosierpumpen 3 und 4 angeordnet sind, kann auch des jeweiligen Volumenstroms für die Komponenten A bzw. B reguliert werden. Der Antrieb für die Membranpumpe kann eine Schrittmotor sein.
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Für die Einstellung der Volumenströme für die Komponenten A und B können nach den Dosierpumpen für der Komponenten A und B jeweils ein Drossel angeordnet werden, womit der jeweilige Volumenstrom justiert werden kann.
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Der Vorteil einer Membranpumpe bzw. einer Schlauchpumpe ist, dass die Komponenten B und A des Mehrkomponenten-Dispersionsklebstoffs in einer Zahnrad-Pumpe oder in einer Exzenterschneckenpumpe nicht zusammengequetscht werden kann und der Klebstoff schonend schonend befördert.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass die erste Mischereinheit 10 ein Statikmischer und die zweite Mischereinheit 11 ein Ultraschallmischer, ein Rührwerk oder ein Statikmischer ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Materialdruckbehälter
- 2
- zweiter Materialdruckbehälter
- 3
- erste Dosierpumpe
- 4
- zweite Dosierpumpe
- 5
- Wechselventil
- 6
- Drucksensor
- 7
- Spülanschluss
- 8
- Regeleinheit
- 10
- erste Mischereinheit
- 11
- zweite Mischereinheit
- 12
- Auslassanschluss
- 13
- Volumenstromsensor für erste Komponente
- 14
- Volumenstromsensor für zweite Komponente
- 15
- Klebstoffleitung
- 17
- Antriebseinheit
- A
- erste Komponente
- B
- zweite Komponente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102022113822 A1 [0006]
