DE2541656B2

DE2541656B2 - Dosieranlage zur kontinuierlichen Dosierung von mindestens zwei Stoffen in bestimmten und einstellbaren Mengen und Proportionen

Info

Publication number: DE2541656B2
Application number: DE2541656A
Authority: DE
Inventors: Geza Kecskemethy; Robert Tihanyi; Gyoergy Virag
Original assignee: MUEANYAGIPARI KUTATO INTEZET BUDAPEST
Current assignee: MUEANYAGIPARI KUTATO INTEZET BUDAPEST
Priority date: 1974-09-23
Filing date: 1975-09-18
Publication date: 1979-05-03
Also published as: HU170601B; FR2285598A1; GB1528175A; NO753184L; SU709011A3; IT1042740B; AT374599B; US4032040A; JPS5160003A; ATA721175A; FR2285598B1; CS195299B2; DE2541656A1; DK424575A; DD121204A5; DE2541656C3; NO144440C; NO144440B

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosieranlage zur kontinuierlichen Dosierung von mindestens zwei Stoffen in bestimmten und einstellbaren Mengen und Proportionen, insbesondere zum Befördern von Kunstharz und anderen Stoffen, wie Katalysatoren und Beschleunigern, wobei die verschiedenen Stoffe durch je eine besondere Dosiereinheit geliefert werden, mit mindestens zwei Druckmittelzylindern zum Betätigen von Fördermitteln, deren einer als erster Arbeitszylinder mit Richtungswandler an eine Druckmittelquelle, und deren anderer als weiterer Arbeitszylinder mindestens an einen Arbeitsraum des ersten Arbeitszylinders angeschlossen ist, wobei Mittel zum Regeln der Hublänge des weiteren Arbeitszylinders vorgesehen sind

Eine weit verbreitete Art der Beförderung von Kunstharz und Hilfsstoffen besteht darin, daß sowohl das Harz wie auch die Hilfsstoffe, z. B. die Katalysatoren und Beschleuniger durch Kolbenpumpen befördert werden, die mit einer mechanischen Hebelobersetzung zum Regeln der Proportionen verbunden sind. Bei dieser mechanischen Kupplung der verschiedenen Förderpumpen besteht aber vor aJlem der Nachteil, daß die Anzahl der Stoffe, die gleichzeitig geliefert werden sollen, ziemlich beschrankt ist, weil sonst der Aufbau und die Wirkungsweise der Anlage zu umstSndlich wire. Auch der Bereich der wählbaren Proportionen ist beschränkt, weil eine Hebelübersetzung keine extremen Einstellungen zuläßt, wie dies leicht eingesehen werden kann. Eine weitere Unzulänglichkeit besteht darin, daß durch die mechanische Verbindung der Förderpumpen diese einander naheliegen müssen, damit sie mechanisch miteinander gekuppelt werden können. Insbesondere wird als Nachteil empfunden, daß in den Förderpumpen der Druck ein Mehrfaches der zugelassenen Werte erreichen kann, wenn sie zu liefern aufhören. Die Druckzunahme kann mehrere hundert Atmosphären erreichen, wodurch die Anlage bereits schadhaft werden kann. Der hohe Raumbedarf, die umständliche Baa- und Wirkungsweise mit den damit verbundenen Schwierigketten der Instandhaltung usw. wirken ebenfalls gegen die Verbreitung der bekannten mechanischen Dosieranlagen mit Hebelübersetzung. Solche mechanischen Kupplungen zwischen verschiedenen Förderpumpen sind z. B. aus der DE-AS 19 51 959 und den DE-PS 919373und525190bekannt

Aus der DE-AS 17 82 349 ist eine Dosieranlage der eingangs genannten Gattung bekannt Diese Vorrichtung dient zum Mischen von Flüssigkeiten und strömungsfähigen Medien, ist aber zur gleichzeitigen Dosierung verschiedenartiger Stoffe, wie z. B. Flüssigkeiten und Feststoffe, gänzlich ungeeignet Ferner wird bei der bekannten Vorichtung ein Entnahmebehälter als Zwischenspeicher für das hergestellte Gemisch benötigt wobei der darin vorhandene Druck als Regelgröße für die Steuerung der einzelnen Förderpumpen verwendet wird. Afc- Förderpumpen werden Verdrängerpumpen verwendet die an den geschlossenen Entnahmebehäher angeschlossen sind und auf die der Druck im Entnahmebehälter zurückwirken kann.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine Dosieranlage der obengenannten Gattung, mit der sich auch so verschiedenartige Stoffe, wie Flüssigkeiten und Feststoffe, gleichzeitig dosieren lassen, und die ohne einen geschlossenen Entnahmebehälter für die zu dosierende

Stoffe auskommt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dosierungsvorrichtung der genannten Gattung gelöst die dadurch gekennzeichnet ist /<&β der weitere Arbeitszylinder sich mit mindestens einem seiner Arbeitsräume unmittelbar an einen Arbeitsraum des ersten Arbeitszylinders anschließt wobei zum Regeln der Betätigung des ersten Arbeitszylinders an seinem Fördermittel ein Steuerventil vorgesehen ist und beide Fördermittel auf je eine eigene Druckleitung fördern.

Im Gegensatz zum genannten Stand der Technik ist es erfindungsgemäß möglich, daß die Betätigung des ersten Arbeitszylinders geregelt werden kann und daß beide Fördermittel auf je eine eigene Druckleitung arbeiten. Hierdurch ist es möglich, verschiedene Stoffe gesondert zu befördern, was häufig gerade auf dem Gebiet der Kunststofftechnik notwendig ist um z. B. Explosionen zu vermeiden.

Der Aufbau sowie der Betrieb der Dosieranlage ist äußerst einfach und übersichtlich. Die Regelung erfolgt in der Weise, daß durch Verstellen des Steuerventils das gesamte System umgestellt wird, ohne daß die Proportionen zwischen den einzelnen gelieferten Stoffen eine Änderung erleiden. Es ist dabei möglich, Feststoffe wie Sand usw. in beliebigen Anteilen mit

6ö flüssigen Stoffen gleichzeitig zu dosieren. Ferner können die Förderpumpen bei unterschiedlichen beliebigen Drucken arbeiten, während beim bekannten Gegenstand die Arbeitsdrucke für die Förderpumpe durch den im Zwischenbehälter herrschenden Druck

es größenordnungsmäßig vorgegeben waren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist bei der Dosieranlage der Zylinderdeckel hinter dem Kolben als eine am einen Ende geschlossene Hülse mit

Innengewinde ausgebildet, wobei das Innengewinde der Hülse zwecks Einstellbarkeit der Hublänge des Kolbens mit einem Außengewinde des Zylinders eingreift

Die Kopplung der verschiedenen Arbeitszylinder miteinander erfolgt pneumatisch oder hydraulisch. Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befördern von Kunstharz und anderen Stoffen, wie Katalysatoren und Beschleuniger.·). Die Druckmittelzylinder können einseitig beaufschlagte Kolben aufweisen und z.B. mit Rückführfedern ausgestattet ein. Zweiseitig beaufschlagte Kolben sind aber weicher im Betrieb, einfacher und zuverlässiger.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dosieranlage dargestellt ist.

F i g. 1 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels.

Fig.2 ist ein Längsschnitt einer vorteilhaften beispielsweisen Ausführungsform eines Arbeitszylinders der erfindungsgemäßen Dosicrsnlage.

Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnunger: weisen auf ähnliche Einzelheiten hin.

in der Zeichnung ist mit 10 eine Förderpumpe für Kunstharz bezeichnet Weitere Förderpumpen 12 bzw. 14 können z. B. zum Befördern eines Katalysators bzw. eines Beschleunigers dienen. Alle Förderpumpen 10,12 und 14 werden durch druckmittelbetätigte Antriebe in Bewegung gesetzt weiche aus pneumatischen oder hydraulischen Zylindern bestehen. Das durch die Förderpumpe 10 gelieferte Harz dürfte unter den gelieferten Stoffen die höchste Viskosität aufweisen. Deshalb weist der die Kolbenpumpe 10 betätigende Zylinder im Verhältnis die geringste Hubgeschwindigkeit auf, so daß er besonders geeignet ist als erster Arbeitszylinder 16 gewählt zu werden und das Druckmittel zu den Antrieben der einzelnen Förderpumpen 12 und 14 weiterzuleiten. Je geringer nämlich die Hubgeschwindigkeit ist desto höher ist die Genauigkeit d.r Weiterleitung der Druckänderungen. Die Förderpumpen 12 bzw. 14 für den Katalysator bzw. den Beschleuniger werden durch je einen weiteren Arbeitszylinder 18 bzw. 20 betätigt die mit dem ersten Arbeitszylinder 16 in der nachstehend beschriebenen Weise Ober das Druckmittel gekoppelt sind. Förderpumpen und die sie betätigenden Arbeitszylinder bilden paarweise Dosiereinheiten A, B, C von denen die Dosiereinheit A gleichsam die Steuerung der Dosiereinheiten Bund Cverrichtet

Mit 22 ist eine Energiequelle des Systems, z. B. ein Anschluß an ein Druckmittelnetz bezeichnet

Die Förderpumpe 10 ist mic einer Saugleitung 24 zum Ansaugen von Kunstharz und einer Druckleitung 26 zur Weiterbeförderung des Kunstharzes zu seinem Bestimmungsort ausgerüstet Die Förderpumpen 12 bzw. 14 weisen ebenfalls Saugleitungen 28 bzw. 30 und Druckleitungen 32 bzw. 34 auf.

In der Verbindungsleitung zum Druckmittelanschluß 22 ist im gezeichneten Fall ein Drosselventil 50 zur Regelung der Hubgeschwindigkeit bzw. der Hubfrequenz des Kolbens 48 angeordnet

Der Richtungswandler 36 des ersten Arbeitszylinders 16 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise durch einen Anschlag 52 an der Kolbenstange 48e des ersten Arbeitszylinders 16 gesteuert Ferner sind doppelt wirkende weitere Arbeitszylinder 18, 20 νσ gesehen, die sich mit ihren Arbeitsräumen I84 ISibbzw 20a und 30b unmittelbar an die Arbeitsräume 16a bzw. 166 des ersten Arbeitszylinders 16 anschließen. Diese Ausführungsform zeichne; sich durch hohe Betriebssicherheit, gleichmäßigen Lauf, einfachen Aufbau und preiswerte Ausführung aus, was vor allem der zweiseitigen Beaufschlagung der Kolben zuzuschreiben ist

Mit 58 bzw. 60 sind Hubbegrenzer der Arbeitszylinder 18 bzw. 20 bezeichnet wodurch die Hublänge dieser in Frequenzabhängigkeit vom ersten Arbeitszylinder 16 arbeitenden weiteren Arbeitszylinder geändert werden kann.

Mit 66 ist ein Druckventil in der Druckleitung 26 der Kolbenpumpe bezeichnet das ebenfalls geeignet ist die Betätigung des ersten Arbeitszylinders 16 zu regeln, wobei die Regelwirkung über die Kolbenpumpe 10 auf den Arbeitszylinder 16 weitergeleitet wird.

Die dargestellte beispielsweise Ausfjhrungsform der erfindungsgemäßen Dosieranlage arbeitet wie folgt:

Wird der im nicht dargestellten Druckmittelnetz herrschende Druck über den AnschluP 22 angelegt so strömt das Druckmittel in Abhängigkeit von der Betriebslage des Richtungswandlers 36 in den Arbeitsraum 16a oder 166 vor bzw. nach dem Kolben 48 des ersten Arbeitszylinders 16 in der Dosiereinheit A. Der Kolben 48 bewegt sich z. B. solange in der Zeichnung nach unten, bis der Anschlag 52 den Richtungswandler 36 in an sich bekannter Weise umsteuert und das Druckmittel in den Raum 16a vor dem Kolben 48 zuströmen läßt Dann bewegt sich d^-r Kolben 48 aufwärts, bis durch den Anschlag 52 wieder eine

Umsteuerung des Richtungswandlers 36 erfolgt

Die Kolbenstange 48a betätigt nun die Kolbenpumpe 10, die jetzt Harz über die Saugleitung 24 ansaugen und über die Druckleitung 26 liefern wird

Der im Arbeitsraum 16a bzw. 166 vor bzw. hinter dem

Kolben 48 herrschende Druck wirkt über die Druckmittelleitung 68a bzw. 686 unmittelbar auf die Arbeitsräume 18a und 20a bzw. ieo und 2Oo ein. Somit werden die Kolben 62 bzw. 64 der Zylinder 18 bzw. 20 entsprechend in alternative Bewegungen versetzt, wobei dann die Kolbenpumpe 12 bzw. 14 über ihre Saugleitungen 28 bzw. 30 wohlbestimmte Mengen an Katalysator bzw. Beschleuniger über die Druckleitungen 32 bzw. 34 zum Bestimmungsort an der Verarbeitungsstelle befördern werden.

Der Stoffluß über die verschiedenen Förderpumpen 10,12 und 14 ist durch Pfeile angedeutet

Es ist nun ersichtlich, daß die Gesamtmenge der Stofflieferung durch die Hubgeschwindigkeit bzw. die Hubfrequenz des ersten Arbeitszylinders 16 bestimmt ist, da bei einer gegebenen Hublänge offensichtlich die Hubgeschwindigkeit bzw. die Hubfrequenz die spezifische DurchfluBmenge bestimmen und Ober die pneumatische bzw. hydraulische Kopplung der weiteren Arbeitszylinder auch für die Hubgeschwindigkeiten bzw. Hubfrequenzen der letzteren bestimmend sind Soll die Gesamtlieferung geändert werden, so muß die Hubgeschwindigkeit bzw. die Hubfrequenz des ersten Arbeitszylinders 16 geändert werden, was z. B. durch Regelung des Drosselventils 50 und/oder des Drosselventils 66 erfolgen kann. Es wäre aber auch möglich, z. B. Fernsteuerimpulse zu verwenden oJer in den Arbeitszylinder 16 ein pneumatisches oder hydraulisches Zeitrelais einzubauen, wodurch z. B. die Hubfrequenz ebenfalls geändtrt werden könnte.

Die gegenseitigen Proportionen der verschiedenen gelieferten Stoffe, d.h. im vorliegenden Fall die Proportionen des Harzes und des Katalysators bzw. des Beschleunigers untereinander wird dagegen durch eine

Änderung der Hublängen der einzelnen weiteren Arbeitszylinder 18 und 20 geändert. Dies hat zur Folge, daß bei übrigens unveränderter Hubgeschwindigkeit bzw. Hubfrequenz, die infolge der Frequenzabhängigkeit sämtlicher weiteren Arbeitszylinder 18,20 usw. vom ersten Arbeitszylinder 16 durch diesen bestimmt sind, größere oder geringere Mengen durch die einzelnen Kolbenpumpen 12 bzw. 14 usw geliefert werden. Diese Änderung erfolgt mittels der Hubbegrenzer 58 bzw. 60

Fig.2 zeigt den Längsschnitt einer vorteilhaften beispielsweisen Ausführungsform eines weiteren Arbeitszylinders. Wie ersichtlich, ist in einer Zylinderbuchse 74 ein Zylinderkolben 76 mit einer Kolbenstange 78 für axiale Gleitbewegungen angeordnet. Hiter dem Zylinderkolben 76 ist die Zylinderbuchse 74 durch einen oberen Zylinderdeckel 80 abgeschlossen, der als eine an einem Ende geschlossene Hülse mit Innengewinde ausgebildet ist. Vor dem Kolben 76 ist die Zylinderbuchse 74 durch einen unteren Zylinderdeckel 82 mit einer Führungsbuchse 84 abgeschlossen, welche die Kolbenstange 78 umgibt Die Zylinderbuchse 74 ist oben mit einem Außengewinde versehen, das mit einem Innengewinde des oberen glockenförmigen Teiles des oberen Zylinderdeckels 80 eingreift. An der inneren Bodenfläche 8Oe des glockenförmigen oberen Zylinderdeckels 80 ist ein zylindrischer Anschlagzapfen 86 befestigt, der mit einer den Dachteil des Kolbens 76 aufnehmenden Ausnehmung 88 versehen ist In der Wand der Zylinderbuchse 74 sind Bohrungen 90 ausgebildet, welche über radiale öffnungen 92 in Arbeitsräume 94a bzw. 94b vor bzw. hinter dem Kolben 76 ausmünden. An die Bohrungen 90 schließen sich radiale Anschlußbohrungen 96 an, die in einem Paßrand 98 der Zylinderbuchse 74 ausgebildet sind.

Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel ist an der Mantelfläche der Zylinderbuchse 74 eine Abflachung 100 vorgesehen, die eine Skaleneinteilung 102 trägt.

Der untere Zylinderdeckel 82 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Gewinde 104 versehen, mittels welchem er an eine Förderpumpe, z. B. an die Förderpumpe 12 für den Katalysator der früheren Ausführungsbeispiele angeschlossen werden kann.

Im Betrieb kann die Hublänge des Kolbens 76 anhand der Skaleneinteilung 102 an der Abflachung 100 beobachtet werden. Soll die Hublänge geändert werden, dann wird der obere Zylinderdeckel SO derart verdreht, daß der Abstand zwischen dem Anschlagzapfen 86 bzw. seiner Ausnehmung 88 und dem Dachteil des Kolbens 76 sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung vergrößert oder verringert. Auf diese Weise kann eine sehr feine Einstellung der Hublänge im Gegensatz zu den bekannten mechanischen Einrichtungen erreicht werden, was insbesondere bei der Bestimmung der Proportionen von Hilfsstoffen, die in verhältnismäßig sehr geringen Mengen geliefert sein sollen, vorteilhaft ist

Aus den beschriebenen Dosiereinheiten bzw. Arbeitszylinder und den ihnen zugeordneten Förderpumpen kann zweckmäßig eine Modulreihe gebildet werden, aus der Anlagen zusammengestellt werden können, die zum Verrichten der verschiedensten Aufgaben, insbesondere zum Verarbeiten von Kunstharz dienen können. Die Lieferung von Kunstharz ist als Beispiel beschrieben worden. Offensichtlich können beliebige Stoffe in der durch die Erfindung angeregten Weise proportioniert und geliefert werden, falls sie zur Beförderung insbesondere durch Kolbenpumpen geeignet sind.

Beispiel t

Zur Beschickung eines Polyesterharzes kann z. B. ein pneumatischer erster Arbeitszylinder zur Anwendung gelangen, der 60 Hübe pro Minute ausführt Mit diesem Arbeitszylinder wird eine doppelt wirkende Förderpumpe mit einer Hublänge von 100 mm betätigt Das Hubvolumen der Pumpe beträgt 100 cm³. Die alternierende Bewegung wird durch einen Richtungswandler

ίο gesichert. Der untere Arbeitsraum und der obere Arbeitsraum des ersten Arbeitszylinders werden mit dem unteren bzw. oberen Arbeitsraum zweier gleichförmiger weiterer Arbeitszylinder mit einer Hublänge von je 50 mm verbunden. Dieser weiteren Arbeitszylinder betätigen je eine doppelt wirkende Förderpumpe mit einem Hubvolumen von 10 cm³ bzw. 5 cm^J. Die Hublängen der weiteren Arbeitszylinder können durch hinter dem Kolben angebrachte Anschläge mit Schraubengewinde zwischen 50 mm und 5 mm eingestellt werden. Die größere Förderpumpe dient als Hilfspumpe zum Befördern eines Katalysators, während die kleinere Förderpumpe zur Beschickung eines Beschleunigers dient, die als Hilfsstoffe dem Harz beigemischt werden sollen. Die Menge des Katalysators bzw. die des Beschleunigers kann in Abhängigkeit von der Hublänge in einem prozentualen Verhältnis von 10 bis 03 bzw. 5 bis 0,25 eingestellt werden. Das Harz, der Katalysator und der isoschleuniger werden einem Mischer zugeführt, in welchem sie vermischt und nachher in der herkömmlichen Weise verarbeitet werden.

Auf ähnliche Weise wurde bei einer Maschine zum Herstellen von Epoxybeton eine Dosieranlage mit einem ersten Arbeitszylinder und vier weiteren Arbeitszylindern eingesetzt Der erste A-beitszylinder betätigte eine doppelt wirkende Harzpumpe, während der erste weitere Zylinder zur Betätigung einer Förderpumpe zur Beschickungeines Härters dieme. Die übrigen drei weiteren Zylinder betätigten je einen Beschicker für Sande verschiedener Korngröße.

Bei der erfindunsgemäßen Vorrichtung kann die genaue Proportion der einzelnen Komponenten in Abhängigkeit von der Zeit innerhalb je eines Hubes des ersten Arbeitszylinders vom Sollwert abweichen. Dies ist aber auch unerheblich, da die zu befördernden absoluten Mengen praktisch um mehrere Größenordnungen größer sind als die während eines einzigen Hubes beförderte Menge. Die Abweichung ist somit belanglos. Sollte jedoch die Proportionalität in Abhängigkeit von der Zeit doch gleichmäßg sein, so können

so ein oder mehrere Ausgleichsgefäße im System vorgesehen werden.

Bei wiederholter Verwendung von Stoffen von vorbestimmten und berechenbarem Materialbedarf, z. B. bei der SerienhersteUung von Kunstharzprodukten ist es besonders einfach, wenn die zu befördernde und im voraus bestimmte absolute Menge durch pneumatisches Zählen der Hubzahl oder der Betriebsdauer eines beliebigen Arbeitszylinders, vorteilhaft des ersten Arbeitszylinders und durch ein automatisches Abstellen des Systems beim Erreichen einer vorerwählten Hubzahl oder Betriebsdauer eingestellt wird.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß sie geeignet ist, praktisch eine beliebige Anzahl von Dosiereinheiten, die an beliebigen Stellen angeordnet sind, bezüglich der Hubfrequenz synchron zu betätigen, wodurch sie zum Verrichten von weit auseinanderiiegenden Dosierungsaufgaben ausgebildet werden kann. Sehr vorteilhafte

Ergebnisse sind durch Versuche erreicht worden, bei welchen die erfindungsgemäße Einrichtung an Spritzpistolen der verschiedensten Art zum Herstellen von Kunstharzproduk:cn mit Glasfasergerüst angepaßt worden ist. Zusätzlich konnte eine leichte Handhabe und eine beträchtliche Ersparnis an Material als Vorteil bestätigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

Γι. Posieranlage zur kontinuierlichen Dosierung von mindestens zwei Stoffen in bestimmten und einstellbaren Mengen und Proportionen, insbesondere zum Befördern von Kunstharz und anderen Stoffen, wie Katalysatoren und Beschleunigern, wobei die verschiedenen Stoffe durch je eine besondere Dosiereinheit geliefert werden, mit mindestens zwei Druckmittelzyfindern zum Betätigen von Fördermitteln, deren einer als erster Arbeitszylinder mit Richtungswandler an eine Druckmittelquelle, und deren anderer als weiterer Arbeitszylinder mindestens an einen Arbeitsraum des ersten Arbeitszylinders angeschlossen ist, wobei Mittel zum Regeln der Hublänge des weiteren Arbeitszylinders vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Arbeitszylinder (18) sich mit mindestens einem seiner Arbeitsräume {!&S, iSb) unmittelbar an einen Arbeitsraum (16a, 16b) des ersten Arbeitszylinders (16) anschließt, wobei zum Regeln der Betätigung des ersten Arbeitszylinders (16) an seinem Fördermittel (10) ein Steuerventil (66) vorgesehen ist und beide Fördermittel (10,12) auf je eine eigene Druckleitung (26,32) fördern.
2. Dosieranlage nach Anspruch 1 mit Kolben, Zylinder und Zylinderdeckeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (80) hinter dem Kolben (76) als eine an einem Ende geschlossene Hülse mit Innengewinde ausgebildet ist, wobei das Innengewinde der HClse zwecks; Einstei.oarkeit der Hublänge des Kolbens (82) mit einem Außengewinde des Zylinders (74) eingreift