DE2835460A1

DE2835460A1 - Volumetric dosing appts. for high viscosity abrasive medium - incorporates dispensing piston with hydraulic cutter at its output

Info

Publication number: DE2835460A1
Application number: DE19782835460
Authority: DE
Inventors: Paul-Guenter Dipl In Underberg; Michael Dr Walkowiak; Herbert Weil
Original assignee: GE HALIN MASCHINENFABRIK GmbH; Bayer AG
Current assignee: GE HALIN MASCHINENFABRIK GmbH; Bayer AG
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1978-08-12
Publication date: 1980-03-06

Abstract

The dosing appts., used for a h highly viscous pressure and temp. sensitive medium uses a dispensing piston/cylinder (2) the output of which is directly fed to a pneumatically-operated cutter (15). A sensor (12) is positioned at an adjustable distance (d) from the cutting plane and is coupled to a control valve (18) for releasing the cutter (15). Pref. a microvalve is used as the sensor (12) and the stroke and return periods for the pneumatic system (14) operating the cutter (15) lie between 0.05 and 0.1 seconds. The dispensing piston/cylinder (2) may be coupled to a hydraulic cylinder (5) providing a constant force with an adjustable hydraulic oil supply for regulating the stroke.

Description

VorrichtunS zur volumetrischen Dosierung von hochviskosen,Device for volumetric dosing of highly viscous,

abrasiven Massen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur volumetriscien Dosierung von hochviskosen, abrasiven druck- und temperaturempfindlichen Massen mit einer Kolbenfördereinrichtung. Eine genaue Dosierung von solchen Massen ist häufig während der Produktion, in Jedem Falle aber bei der endgültigen Abfüllung (Verpackung),erforderlich. bie stößt in der Praxis auf Schwierigkeiten, insbesondere dann, wenn solche Massen zur Polymerisierung neigen und keinen extremen Druck- und Temperaturbelastungen ausgesetzt werden dürfen. abrasive masses The invention relates to a device for volumetriscien Dosing of highly viscous, abrasive, pressure- and temperature-sensitive compounds with a piston conveyor. An exact dosage of such masses is available often during production, but in any case during the final bottling (Packaging), required. bie encounters difficulties in practice, in particular when such masses tend to polymerize and are not subjected to extreme pressure and May be exposed to temperature loads.

Stand der Technik Es sind Abfüllmaschinen für zäh-viskose Produkte bekannt, bei denen die Abfüllung nach dem Prinzip der Folgeplattenpumpe oder hydraulischen Presse und die Dosierung über einen Zylinder mit Kolben abläuft. Die Füllung und Entleerung des Zylinders wird mittels eines Zweiwegeventils gesteuert. Es hat sich gezeigt, daB bei solchen Dosierapparaturen der Kolben aufgrund von Polymerisationsvorgängen innerhalb kurzer Zeit festfährt. Daraus ergab sich die Konsequenz, daß im Produktstrom keine beweglichen Teile vorhanden sein dürfen. Somit kommen für die Dosierung solcher Massen auch keine über Llirtkolben yresteuerte Abfülipumpen oder dergleichen in Betracht.State of the art There are filling machines for viscous products known, in which the filling according to the principle of the follower plate pump or hydraulic Press and the dosage takes place via a cylinder with piston. The filling and Emptying of the cylinder is controlled by means of a two-way valve. It Has It has been shown that in such dosing apparatus the piston is due to polymerisation processes gets stuck within a short time. The consequence was that in the product stream there must be no moving parts. So come for the dosage of such There are also no filling pumps or the like controlled by oil flasks or the like Consideration.

Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zun Fördern und gleichzeitigen Dosieren von polymerisierbaren,abrasiven, hochviskosen, pseudoplastischen Massen zu entwickeln, bei der folgende Anforderungen erfüllt werden: 1. Das Produkt muß bei der Dosierung schonend behandelt werden; d.h. Druck- und Temperaturbelastungen sind zu vermeiden.OBJECT The invention is based on the object of a device for conveying and simultaneous dosing of polymerizable, abrasive, highly viscous, to develop pseudoplastic masses that meet the following requirements: 1. The product must be handled carefully when dispensing; i.e. pressure and Temperature loads are to be avoided.

2. Bei der Dosierung darf kein nennenswerter Produktverlust auftreten. 2. There must be no significant loss of product during dosing.

3. Die Dosierapparatur muß zu Reinigungszwecken leicht und schnell zerlegt werden können. 3. The dispensing equipment must be quick and easy for cleaning purposes can be disassembled.

4. Die abrasiven Eigenschaften des Produktes machen eine Oberflächenbeschichtung der Apparatur erforderlicht Die Innenwände der Dosierapparatur müssen daher für die Oberflächenbeschichtung nach bekannten Verfahren leicht zugänglich sein. 4. The abrasive properties of the product make a surface coating of the apparatus required The inner walls of the dosing apparatus must therefore for the surface coating be easily accessible by known methods.

5. In Anlehnung an das Deutsche Eichgesetz soll bei den erwähnten, schwer abfililbaren Produkten bei Nennfüllmengen von 5 bis 50 g eine Dosiergenauigkeit von + 4,5 % erreicht werden. 5. Based on the German Verification Act, the mentioned, Difficult-to-fill products with nominal quantities of 5 to 50 g have a dosing accuracy of + 4.5% can be achieved.

Lösung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unmittelbar am Ausgang der mit konstantem Druck beaufschlagten Kolbenfördereinrichtung ein pneumatisch betätigtes und über den gesamten Austrittsquerschnitt verfahrbares Messer angebracht ist und daß in einstellbarem Abstand d vom Ausgang ein Sensor angeordnet list, der mit einem Steuerventil zur Auslösung der Messerbewegung verbunden ist.Solution This object is achieved according to the invention in that directly a pneumatic at the outlet of the constant pressure piston conveyor Actuated knife that can be moved over the entire outlet cross-section is attached is and that a sensor is arranged at an adjustable distance d from the output, the is connected to a control valve for triggering the knife movement.

Die Messerbewegung wird ausgelöst, wenn der aus der Austrittsöffnung tretende Produktstrang den Sensor berührt.The knife movement is triggered when the out of the outlet opening stepping product strand touches the sensor.

Unter der Voraussetzung des konstanten Förderdruckes erhält man in einer bestimmten Zeiteinheit eine reproduzierbare Zahl von gleich langen StrangstUckenO Die Länge der Strangstücke wird über den Abstand d der Sensorposition eingestellt.Assuming a constant delivery pressure, one obtains in a certain time unit a reproducible number of strings of equal lengthO The length of the strand pieces is set via the distance d of the sensor position.

Vorzugsweise besteht der Sensor aus einem pneumatischen Mikrotastventil.The sensor preferably consists of a pneumatic micro-feeler valve.

Aufgrund der pseudoplastischen Eigenschaften des Materiales muß der Abschneidevorgang in sehr kurzer Zeit erfolgen. Für die Messerbewegung wird daher eine Pneumatik benutzt, deren Hub- und Rückholzeit im Bereich von 0,05 bis 0,1 s liegt.Due to the pseudoplastic properties of the material, the The cutting process takes place in a very short time. Therefore, for the knife movement a pneumatic system is used, the stroke and return times of which are in the range from 0.05 to 0.1 s lies.

Die Kolbenfördereinrichtung ist zweckmäßig mit einem Hydraulikzylinder konstanter Preßkraft verbunden, dessen Vorschub über den Hydraulikölfluß stufenlos regelbar ist.The piston delivery device is expediently with a hydraulic cylinder constant pressing force, its advance steplessly via the hydraulic oil flow is adjustable.

Vorteile Die neue Dosiervorrichtung ermöglicht eine einwandfreie Dosierung der oben beschriebenen schwer abfüllbaren Materialien. Druck- und Temperaturbelastungen des Materiales werden vermieden.Advantages The new dosing device enables perfect dosing of the difficult-to-fill materials described above. Pressure and temperature loads of the material are avoided.

Eine Reinigung der Apparatur ist innerhalb kurzer Zeit mit wenig Aufwand möglich. Innerhalb des Produktstromes sind keine beweglichen Teile vorhanden, so daß ein Blockieren der Apparatur aufgrund von Polymerisationsvorgängen ausgeschlossen ist. Eine Oberflächenbeschichtung, z.B. eine Emaillierung, ist leicht möglich, da der wesentliche Teil der Dosierapparatur nur aus leicht zugänglichen, zylindrischen Teilen besteht. Abgesehen von der niengenmä.ßig minimalen Messerverschmutzung treten praktisch keine Produktverluste auf. Die Dosierung kann in einfacher Weise über den Abstand d des. Sensors von der Produktaustrittsöffnung und zum anderen durch den Förderdruck und damit die Fließgeschwindigkeit des-Produktes (Anzahl der Einzeldosierungen = Zahl der Messertakte) beeinflußt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt schließlich darin, daß die Dosierapparatur aufgrund ihres einfachen physikalischen Prinzips ohne weiteres vom Labormaßstab auf den Produktionsmaßstab übertragen werden kann.The apparatus can be cleaned in a short time with little effort possible. There are no moving parts within the product flow, see above that blocking of the apparatus due to polymerization processes is excluded is. A surface coating, e.g. enameling, is easily possible because the essential part of the dispensing equipment consists only of easily accessible, cylindrical Sharing consists. Apart from the minimal knife contamination practically no product losses. The dosage can be over in a simple manner the distance d of the sensor from the product outlet opening and to the other the delivery pressure and thus the flow rate of the product (number of individual doses = Number of knife cycles). Another advantage of the invention is finally, the fact that the dosing apparatus due to its simple physical Principle can easily be transferred from the laboratory scale to the production scale can.

Im folgenden wird ein AusftlhrungsbeiSpiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert, die einem Schnitt durch die gesamte Dosierapparatur entspricht. Das zu dosierende Produkt 1 befindet sich in der Kolbenfördereinrichtung 2, die gleichzeitig den Vorratsbehälter darstellt. Es besteht aus einer hochviskosen ( 1 bis 3 Millionen cp) pasteusen Masse, der Füllstoffe in Form von Quarz oder Glaspulver zugesetzt sind. Diese Füllstoffe wirken abrasiv. Der dadurch entstehende Metallabrieb von der Apparatur würde einmal zu einer Verfärbung der Masse fUhren und zum anderen auch die Polymerisation katalytisch beschleunigen. Aus diesem Grunde muß der Teil der Apparatur, in der sich das Produkt befindet, mit einem abriebfesten Kunststoff oder gleichwertigen Material ausgekleidet sein. Die Kolbenfördereinrichtung 2 besteht aus dem zylindrischen Behälter 3 und dem Kolben 4, der mit einem Hydraulikzylinder 5 verbunden ist. An seinem oberen und unteren Ende befinden sich die Hydraulikölzu- und aD-leitungen 7 und 6, die in die Kammern 8 und 9 oberhalb und unterhalb des Hydraulikkolbens 10 münden. Die Ölleitungen 6 und 7 führen zu einem Öldruckerzeuger mit einer speziellen Öldruckregeleinrichtung, die einen konstanten Öldruck liefert. Durch Umschalten der Strömungsrichtung wird die Bewegungsrichtung des Hydraulikkolbens 10 umgekehrt. Durch Einregelung des Öldruckes kann der Vorschub des Kolbens 10 und damit auch die Preßkraft des Kolbens 4 während des gesamten Abfüllvorganges konstant gehalten werden. Am unteren Ende der Kolbenfördereinrichtung ist ein gekrümmtes Rohr 22 mit der Produktaustritrsöffnung 11 angebracht. Im Abstand d vor der Produktaustrittsöffnung 11 befindet sich ein pneubasisches Mikrotastventil 12, das mit Hilfe einer Schlittenführung 15 in Richtung der Produktaustrittsöffnung 11 verschiebbar ist. Mit Hilfe der Schlittenführung 13 kann der Abstand d variiert werden.In the following, an embodiment of the invention is based on a Drawing explained, which corresponds to a section through the entire metering apparatus. The product 1 to be dosed is located in the piston conveying device 2, the at the same time represents the storage container. It consists of a highly viscous ( 1 to 3 million cp) pasty mass, the fillers in the form of quartz or glass powder are added. These fillers have an abrasive effect. The resulting metal abrasion of the apparatus would lead to a discoloration of the mass on the one hand and to the other also accelerate the polymerization catalytically. Because of this, the part the apparatus in which the product is located with an abrasion-resistant plastic or equivalent material. The piston conveyor 2 consists from the cylindrical container 3 and the piston 4, which is connected to a hydraulic cylinder 5 is connected. At its upper and lower end are located the hydraulic oil supply and aD lines 7 and 6, which are in the chambers 8 and 9 above and open below the hydraulic piston 10. The oil lines 6 and 7 lead to an oil pressure generator with a special oil pressure control device that provides a constant Oil pressure supplies. Switching the direction of flow changes the direction of movement of the hydraulic piston 10 reversed. By regulating the oil pressure, the feed of the piston 10 and thus also the pressing force of the piston 4 during the entire filling process be kept constant. At the bottom of the piston conveyor is a curved one Pipe 22 with the product outlet opening 11 attached. At a distance d in front of the product outlet opening 11 there is a pneumatic-base micro-feeler valve 12 which, with the aid of a slide guide 15 is displaceable in the direction of the product outlet opening 11. With the help of the slide guide 13 the distance d can be varied.

Oberhalb der Austrittsöffnung 11 ist ein Pneumatikzylinder 14 angeordnet. An der Kolbenstange ist ein Messer 15 befestigt. Bei Betätigung des pneumatischen Zylinders 14 fährt das Messer 15 mit der Schneide 16 in einem Abstand von wenigen Zehntel Millimetern über die Austrittsöffnung 11. Das Mikrotastventil 12 ist über die Leitung 17 mit dem Steuerventil 18 der Pneumatik 14 verbunden. Das Mikrotastventil 12 liefert bei Berüuuung seines Fühlers 12a einen Druckimpuls, der das Steuerventil 18 schaltet. Hierdurch wird über die Pneumatik 14 die Messerbewegung ausgelöst. Die zur Betätigung der Pneumatik erforderliche Druckluft wird über den Anschluß 19 zugeführt.A pneumatic cylinder 14 is arranged above the outlet opening 11. A knife 15 is attached to the piston rod. When the pneumatic Cylinder 14 moves the knife 15 with the cutting edge 16 at a distance of a few Tenth of a millimeter over the outlet opening 11. The micro-feeler valve 12 is over the line 17 is connected to the control valve 18 of the pneumatic system 14. The micro touch valve When its sensor 12a is touched, 12 delivers a pressure pulse that controls the control valve 18 switches. This triggers the knife movement via the pneumatic system 14. The compressed air required to operate the pneumatics is supplied via the connection 19 supplied.

Der Dosiervorgang läuft folgendermaßen ab: Durch Einstellung eines konstanten öldruckes in der Leitung 7 der wesentlich höher liegt als zum Produkt fördern benötigt, wird ein regelbares Drosselventil Cra beaufschlagt. Dadurch erreicht man einen konstanten Vorschub des Kolbens 10 und damit auch des Kolbens 4. Je höher vor dem Drosselventil 7a der Öldruck eingestellt wird, desto konstanter wird der Vorschub des Produktes, da sich Viskositäts-Schwankungen nicht mehr bemerkbar machen. Letzterer übt entsprechend seiner größeren Fläche einen niedrigeren Druck auf das Produkt 1 aus. Unter der Wirkung dieses Druckes strömt das Produkt langsam durch das Rohr 22 und tritt am Ausgang 11 in Form eines Stranges aus. In dem Moment, wo der Strang die Länge d erreicht hat und den Fühler 12a des Mikrotastventiles berührt, löst das Steuerventil 18 aufgrund des vom Tastventil 12 kommenden Impulses die Pneumatik 14 aus. Dadurch fährt der Kolben mit dem Messer 15 nach unten und der Strang wird unwittelbar vor der Austrittsöffnung 11 abgeschnitten. Das Strangstück mit der Länge d fällt dann in einen (nicht gezeichneten) darunter stehenden Behälter. Aufgrund der pasteusen Konsistenz des Stranges muß die Schneidebewegung sehr schnell erfolgen. Die Pneumatik 14 ist als doppelt wirkender Zylinder ausgebildet, damit das Messer 15 sofort nach Freigabe des Sensors, durch Abschneiden des Stranges wieder in seine Ausgangslage zurückgeholt wird. Bei der Hubbewegung des Messers 15 wird die Leitung 20, bei der Rückholbewegung die zur Kolbenunterseite führende Leitung 21, mit Druck beaufschlagt. Anstelle eines pneumatischen Tastventiles 12 könnte im Prinzip auch ein induktiv oder kapazitiv wirkender Näherungsschalter oder ein photoelektrischer Sensor verwendet werden.The dosing process works as follows: By setting a constant oil pressure in line 7 which is much higher as required to convey the product, a controllable throttle valve Cra is acted upon. This achieves a constant advance of the piston 10 and thus also of the Piston 4. The higher the oil pressure is set upstream of the throttle valve 7a, the more The feed rate of the product becomes more constant, since there are no viscosity fluctuations make more noticeable. The latter exercises a lower one according to its larger area Print on product 1. The product flows under the effect of this pressure slowly through the pipe 22 and emerges at the outlet 11 in the form of a strand. In the moment when the strand has reached length d and the sensor 12a of the micro-feeler valve touches, the control valve 18 triggers due to the pulse coming from the sensing valve 12 the pneumatics 14 off. As a result, the piston with the knife 15 moves downwards and the strand is cut off immediately in front of the outlet opening 11. The strand piece with the length d then falls into a container (not shown) underneath. Because of the pasty consistency of the strand, the cutting movement must be very fast take place. The pneumatic system 14 is designed as a double-acting cylinder so the knife 15 immediately after releasing the sensor, by cutting the strand again is brought back to its original position. During the stroke movement of the knife 15 is the line 20, the line leading to the piston bottom during the return movement 21, pressurized. Instead of a pneumatic sensing valve 12 could in principle also an inductively or capacitively acting proximity switch or a photoelectric sensor can be used.

Bei einer typisohen Dosierung betrug z.B. der Hydraulikhauptdruck in der Leitung 7 180 bar und der daraus resultierende Rückdruck im Produkt 1 10 bar. Mit diesen Werten ergabe sich bei einem Sensorabstand d = 25 mm eine Taktzeit von 9,5 - 10,5 sec für den Dosiervorgang. Umgerechnet auf das Gewicht der Strangstücke betrug die Dosiergenauigkeit + 0,15 g.With typical metering, for example, the main hydraulic pressure was in the line 7 180 bar and the resulting back pressure in the product 1 10 bar. With these values, a cycle time results with a sensor distance d = 25 mm from 9.5 - 10.5 seconds for the dosing process. Converted to the weight of the strand pieces the dosing accuracy was + 0.15 g.

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Claims

Claims: 1. Device for volumetric dosing of highly viscous pressure- and temperature-sensitive masses with a piston conveyor, thereby characterized in that the constant pressure is applied directly to the outlet (11) Piston conveyor direction (2) a pneumatically operated and over the entire outlet cross-section movable knife (1,) is attached and that at an adjustable distance d from the output (11) a sensor (12) is arranged with a control valve (18) for triggering the knife movement is connected.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sensor (12) is a micro switch valve.

3. Apparatus according to claim 1 to 2, characterized in that the stroke and return time of the pneumatics (14) for 'the knife movement in the range of 0.05 - 0.1 s.

4. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the piston delivery device (2) with a hydraulic cylinder (5) of constant pressing force is connected, the advance of which is continuously adjustable via the hydraulic oil supply (7a) is.