DE2944869C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum automatischen Abmessen und Dosieren von Flüssigkeiten, insbesondere Farben, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Dieses insbesondere für die Farbstoffindustrie vorgesehene Gerät soll dazu dienen, aus einer Anzahl von in Einzelbehäl­ tern aufgenommenen Grundfarben eine Vielzahl von Mischfarben bzw. Farben unterschiedlicher Farbschattierungen herzu­ stellen, wobei die einzelnen Grundfarben gleichzeitg in einen Auffang- bzw. Sammelbehälter eingefüllt werden, in dem sie zur Herstellung der erwünschten Mischfarbe miteinander vermischt werden.

Ein Gerät mit den eingangs und im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 erwähnten Merkmalen ist beispielsweise in der US-PS 30 52 376 beschrieben. Bei dem bekannten Gerät sind zwar die in die Vorratsbehälter führenden, mit Mischblättern versehenen Schäfte gemeinsam angetrieben, die in die Meß- und Dosierköpfe führenden Schäfte mit den an ihnen angeord­ neten Dosierkolben werden hingegen jeweils manuell und un­ abhängig voneinander betätigt. Dieses bekannte Gerät hat wesentliche Nachteile bei der Behandlung von flüchtigen Sub­ stanzen, hochviskosen Produkten oder Stoffen, die eine starke Neigung zum Trocknen bzw. Austrocknen haben. Da das Gerät im Bereich der Meß- und Dosiereinheiten nicht kontinu­ ierlich arbeitet, kann es infolge von getrockneten Rückstän­ den innerhalb des Gerätes bei der weiteren Benutzung des Gerätes zu Störungen und einem ungenauen Dosieren kommen, wobei weitere Schwierigkeiten dann auftreten können, wenn es infolge einer teilweisen Verdunstung flüchtiger Substan­ zen zu Konzentrationsänderungen der Ausgangsstoffe kommt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Gerät zum automatischen Abmessen und Dosieren von Flüssigkeiten, insbesondere Farben, zu schaffen, bei dem die abzumessenden und dosierenden Stoffe kontinuierlich in jedem Teil des Gerätes in Bewegung gehalten werden, um die Bildung von möglichen Ablagerungen auszuschalten, wobei außerdem das Gerät in den Teilen im wesentlichen vollständig abgedichtet sein soll, innerhalb welchen die verschiedenen Stoffe bzw. Flüssigkeiten zirkulieren.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gerätes sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4, welche besonders vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gerätes beschreiben, die ein sehr genaues Dosieren ermöglichen, so daß selbst nach längeren Zeitabläufen reproduzierbare Misch­ produkte erhalten werden und Mischprodukte hergestellt wer­ den können, welche im wesentlichen die gleichen Eigenschaf­ ten haben.

Wie weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, enthält das erfindungsgemäße Gerät Einrichtungen, um unter Vermeidung eines Dekantierens die Grundfarben mit­ einander zu vermischen; es sind außerdem Steuerungs- und Überwachungselemente zur Steuerung der Betriebsabläufe der Maschine bzw. des Gerätes vorgesehen und außerdem Organe zum Programmieren und Speichern von Funktionsabläufen zur Her­ stellung unterschiedlicher Mischungen bzw. verschiedener Farbschattierungen.

Die Steuerung und Überwachung der Funktionsabläufe des Ge­ rätes erfolgt mittels eines Rechners, wobei außerdem auch eine Überwachung des Gerätes durch visuelle Anzeige der einzelnen Daten auf einer an der Vorderseite des Gerätes an­ gebrachten Anzeigetafel gegeben ist.

Jeder Meß- und Dosierkopf steht über eine Kammer od. dgl. mit seinem zugeordneten Behälter in Verbindung, wobei die Möglichkeit gegeben ist, die einzelne Flüssigkeit bzw. ein­ zelne Farbe in ständiger Bewegung zwischen dem Behälter und dem Meß- bzw. Dosierkopf zu halten. Dabei ist es insbeson­ dere vorteilhaft, daß das für den einzelnen Misch- bzw. Dosiervorgang nicht verbrauchte Produkt wieder in den Behäl­ ter zurückgefördert werden kann. Dies wird im wesentlichen gemäß der sehr vorteilhaften Ausführungsform nach Patentan­ spruch 4 erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Gerät, welches mehrere Meß- und Dosiereinheiten umfaßt, die jeweils im wesentlichen aus einem Vorratsbehälter und einem Meß- und Dosier­ kopf bestehen;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Schnittansicht einer einzelnen Meß- und Dosiereinheit mit zwischen dem Vorratsbehälter und dem Meß- und Dosierkopf be­ findlicher Kammer;

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht der Einrichtung zum Erfassen der ausgetragenen Menge je­ der einzelnen Flüssigkeit bzw. Farbe;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung des erfin­ dungsgemäßes Gerätes;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Vorratsbehälters;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines im Inneren jedes Vorratsbehälters angeordneten Mischblattes, und

Fig. 7 eine perspektivische Gesamtansicht des erfindungsge­ mäßen Meß- und Dosiergerätes.

Mehrere Meß- und Dosiereinheiten, von denen jede einen Vor­ ratsbehälter und einen Meß- und Dosierkopf enthält, sind beispielsweise strahlenförmig um einen gemeinsamen Mittelpunkt angeordnet, wodurch die in Fig. 1 dargestellte trommelför­ mige Apparatur 1 gebildet ist.

Jede Meß- und Dosiereinheit umfaßt gemäß Fig. 2 einen an seiner Oberseite mit einem Deckel 14 hermetisch abge­ schlossenen Vorratsbehälter 3 und einen Meß- und Dosierkopf 4, der über eine beispielsweise zylindrische, unterhalb des Vorratsbehälters 3 angeordnete Kammer 5 mit diesem Vorrats­ behälter 3 in Verbindung steht. An der Oberseite des Vor­ ratsbehälters 3 sind zur Überwachung des Füllstandes des sich in dem Vorratsbehälter befindlichen Färbemittels bzw. Farbstoffes Sensoren bzw. Füllstandsanzeiger 18 bekannter Art angeordnet.

Innerhalb der Kammer 5 ist eine von einem Elektroventil 7 gesteuerte Stange 6 verschiebbar geführt, an deren einem Ende von Federn 22 und 22′ belastete Dichtringe 21 und 23 befestigt sind, die in Abhängigkeit von der Stellung der Stange entweder die Öffnung 45 verschließen und den Durchlaß 46 öffnen oder umgekehrt. Die Öffnung 45 verbindet die Kammer 5 mit einer Zwischenkammer 47, die kleiner ist als die Kammer 5 und direkt unterhalb des Meß- und Dosierkopfes 4 liegt, der mit dieser Zwischenkammer 47 über einen Lei­ tungsabschnitt 43 in Verbindung steht.

Der Durchlaß 46 verbindet die Zwischenkammer 47 mit einer Austragsleitung 24, die zu den zu füllenden Behältern führt.

Oberhalb der trommelförmigen Apparatur 1 ist eine an einem in der Zeichnung nicht dargestellten Mittelschaft befestigte Platte 30 angeordnet, die in vertikaler Richtung hin- und hergehend antreibbar ist. An dieser Antriebsplatte 30 sind Schäfte 19, an denen innerhalb der Meß- und Dosierköpfe 4 verschiebbare Dichtringe 20 montiert sind, und Schäfte 15 befestigt, die abgedichtet durch entsprechende Öffnungen 48 in die einzelnen Vorratsbehälter 3 hineingeführt sind.

Am unteren Ende jedes Schaftes 15 ist ein gegenüber seiner Hauptachse schräggestelltes Mischblatt 16 befestigt, dessen Form dem Innenquerschnitt des Vorratsbehälters entspricht und das mehrere beispielsweise aus Gummi bestehende elastische Elemente 17 trägt, die bei der Auf- und Abbewegung des Blattes 16 an den Innenwänden des jeweiligen Vorratsbehäl­ ters entlanggleiten.

Die Antriebsplatte 30 ist gemäß Fig. 3 mittels eines Be­ festigungselementes 33 an einem beispielsweise gezahnten End­ losband 32 befestigt, welches zum Antrieb eines Zahnrades 34 dient, dessen Zähne in der Lage sind, einen auf eine Photozelle 35 od. dgl. gerichteten Lichtstrahl zu unterbre­ chen, die an einen Impulszähler 36 bekannter Art ange­ schlossen ist.

Unterhalb der Austragsleitungen 24 ist eine um die Achse 51 drehbare Tragplatte 50 für die Auffangbehälter angeordnet. An der Außenseite der Tragplatte 50 sind Zähne 49 od. dgl. angebracht, die in nicht dargestellte Arretierungsöffnungen od. dgl. einfallen, um die Tragplatte 50 zu arretieren bzw. festzuhalten, wenn der jeweilige Auffangbehälter sich unter­ halb der Austragleitungen 24 befindet.

Über die Beschreibung des mechanischen Aufbaues des Gerätes hinausgehend wird im folgenden in beispielhafter Weise zu­ sammenfassend eine Elektronikschaltung beschrieben, die zur Steuerung des Betriebes des oben be­ schriebenen Gerätes geeignet ist.

Eine Energiequelle 37 bekannter Art (Fig. 4) ist an eine Schalttafel 38, die auch ein Anzeigegerät umfassen kann, einen Mikroprozessor 39, Speicher 40, die Elektroventile 7 und die entsprechenden Steuergegeräte 41 angeschlossen.

Zwischen der Energiequelle 37 und den Speichern 40 befindet sich eine Batterie 42 mit einer Einrichtung, um diese Batterie im Fall einer Unterbrechung des Speisestromes an die Speicher anzuschließen.

Die Betriebsweise des Gerätes ist wie folgt: Zum Zeitpunkt der Zündung setzt der Motor die Antriebsplatte 30 über ein Getriebe oder einen öldynamischen Regelkreis od. dgl. in Bewegung. Die Stange 6 befindet sich dabei in der in Fig. 2 dargestellten Position, bei der der Durchlaß 46 geschlossen ist, während die Öffnung 45 zwischen der Kammer 5 und dem Meß- und Dosierkopf 4 frei ist.

Bei der Aufwärtsbewegung des Dichtringes 20 wird Farbe bzw. Farbstoff aus dem Vorratsbehälter 3 angesaugt und bei der Abwärtsbewegung des Dichtringes 20 wieder in den Vorrats­ behälter zurückgedrückt. Auf diese Weise wird die in den Vorratsbehältern 3 befindliche Farbe gut durchgemischt, und zwar aufgrund der Auf- und Abwärtsbewegung der Blätter 16 und der hin- und hergehenden Farbenströmung aus den je­ weiligen Vorratsbehälter 3 in die Meß- und Dosierköpfe 4 und umgekehrt. Die an den Blättern 16 befestigten elasti­ schen Elemente 17 dienen nicht nur zur Führung dieser Blätter sondern auch zum Abstreifen der Farbe von den Be­ hälterwänden, wodurch die optische Überwachung des Füllstan­ des der einzelnen Vorratsbehälter von außen her möglich ist.

Am Ende der Mischstufe setzt der Mikroprozessor die anderen Funktionen des Gerätes frei, und es ist nunmehr möglich, an der Schalttafel die Steuerung für die jeweils erwünschten Farbschattierungen einzustellen. Die Kombination der einzel­ nen Grundfarben zur Erzielung der bestimmten Farbschattie­ rungen ist vorher eingespeichert worden, und die Batterie 42 dient unter Einschluß des zwischen diese Batterie und die Speicher zwischengeschalteten Gerätes dazu, auch im Fall einer Stromunterbrechung die Speicher funktionstüchtig zu halten, indem diese mit dem notwendigen Speisestrom versorgt werden.

Sobald einmal die Steuerung entsprechend der erwünschten Farbe bzw. Farbschattierung eingestellt worden ist, stellt der Mikroprozessor die Gegenwart des Auffangbehälters in Übereinstimmung mit den jeweiligen Austragsleitungen mittels der Fotozellen od. dgl. fest, der zeigt die Dimensionen der­ selben an und stellt über die Speicher sicher, daß in den einzelnen Vorratsbehältern 3 die Grundfarbe in ausreichender Menge vorhanden ist, bevor die Austragsstufe eingeleitet wird. Wenn die Antriebsplatte 30 ihre höchste Stellung er­ reicht hat und die Meß- und Dosierköpfe vollständig gefüllt sind, aktiviert der Mikroprozessor entsprechend den er­ wünschten Farben bzw. Farbschattierungen die Elektroventile 7, wodurch die Stangen 6 verschoben werden, um die Öffnungen 45 zu verschließen und die Durchlässe 46 zu den Austrags­ leitungen 24 zu öffnen. Bei der Abwärtsbewegung der An­ triebsplatte 30 drücken die Dichtringe 20 die einzelnen Farben in den Auffangbehälter. Die Dosierungsmengen werden von dem Mikroprozessor mittels der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung gesteuert bzw. überwacht.

Die Menge des aus jedem Meß- bzw. Dosierkopf austretenden Materials ist eine Funktion der Abwärtsbewegung der An­ triebsplatte 30; diese Abwärtsbewegung wird von dem Impuls­ zähler 26 gemessen, der die Anzahl der Zähne zählt, die vor der Photozelle 35 vorbeigeführt werden. Da das Zahnrad 34 von dem mit der Antriebsplatte 30 gekoppelten Endlosband 32 angetrieben wird, entspricht die Anzahl der vor der Photo­ zelle 35 vorbeigeführten Zähne einer bestimmten Abwärtsbe­ wegung der Antriebsplatte 30, wobei diese Abwärtsbewegung, wie bereits oben erwähnt, einer bestimmten von dem Meß- bzw. Dosierkopf 4 abgegebenen Farbmenge entspricht.

Die Signale werden vom Impulszähler 36 an den Mikroprozessor weitergeleitet, der, sobald die jeweilige Farbe in der exakten Menge abgegeben worden ist, das entsprechende Elek­ troventil aktiviert, wodurch der Durchlaß 46 geschlossen und die Öffnung 45 freigegeben wird, so daß die in dem Meß- und Dosierkopf verbliebene Farbmenge in den Vorratsbehälter 3 zurückgedrückt werden kann.

Die Menge jeder Farbe wird anschließend gespeichert. Der Austrag durch die verschiedenen Austragsleitungen erfolgt gleichzeitig, und es sind die von dem Mikroprozessor gesteu­ erten Elektroventile, die die weitere Farbabgabe automatisch am Ende jedes einzelnen Dosiervorganges unterbrechen. Die Tragplatte 50 kann in Rotation versetzt werden, so daß sie während der Bewegung nicht über die Außenabmessungen der Maschine bzw. Apparatur vorsteht, wobei diese Tragplatte eine doppelte bzw. paarweise Anordnung haben kann, so daß während des Füllens des einen Auffangbehälters ein weiterer Auffangbehälter aufgestellt werden kann.

Der Mikroprozessor kann zusätzlich zur Steuerung bzw. Über­ wachung des Betriebes des Gerätes auch für andere Zwecke verwandt werden. So kann beispielsweise eine Verwendung ins Auge gefaßt werden, bei der auf dem Anzeigegerät bestimmte Nachrichten angezeigt werden, wenn das Gerät nicht in Be­ trieb ist. Es ist weiterhin möglich, den Mikroprozessor als Rechner zu benutzen, und zwar insbesondere zur Berechnung bzw. Anzeige des täglichen Durchsatzes des Gerätes.

Claims (4)

1. Gerät zum automatischen Abmessen und Dosieren von Flüssigkeiten, insbesondere Farben, mit mehreren Meß- und Dosiereinheiten, von denen jede einen Vorratsbe­ hälter, einen Meß- und Dosierkopf und eine zwischen dem Vorratsbehälter und dem Meß- und Dosierkopf liegende Kammer umfaßt, die eine Absperreinrichtung und eine zu einem Auffang- oder Sammelbehälter führende Austragslei­ tung enthält, wobei durch die Absperreinrichtung der Meß- und Dosierkopf in einer Dosierstellung mit der Austrags­ leitung und in einer Füllstellung mit dem Vorratsbehälter verbindbar ist, und bei dem in jedem Vorratsbehälter sowie in jedem Meß- und Dosierkopf ein zu einer hin- und hergehenden Bewegung antreibbarer Schaft vorgesehen ist, wobei die in die Vorratsbehälter führenden, mit Mischblättern versehenen Schäfte jeweils gemeinsam und parallel zu den in die Meß- und Dosierköpfe führenden, mit Dichtringen versehenen Schäften bewegbar sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die in die Vorratsbehälter (3) und in die Meß- und Dosierköpfe (4) führenden Schäfte (15, 19) durch eine, sämtlichen Schäften gemeinsame An­ triebsplatte (30) zu ihrer hin- und hergehenden Bewegung antreibbar sind derart, daß jeweils in der Füllstellung der Absperreinrichtung (21, 23) unter dem Einfluß der hin- und hergehenden Bewegung der Schäfte (15, 19) eine Strömung der abzumessenden und zu dosierenden Flüssigkeit aus dem jeweiligen Vorratsbehälter (3) in den zugeordne­ ten Meß- und Dosierkopf (4) und umgekehrt erfolgt, wäh­ rend in der Dosierstellung der Absperreinrichtung (21, 23) einerseits die Verbindung zwischen dem jeweiligen Vorratsbehälter (3) und dem zugeordneten Meß- und Dosier­ kopf (4) unterbrochen ist, und andererseits der Meß- und Dosierkopf (4) mit der zugeordneten Austragsleitung (24) in Verbindung steht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Absperreinrichtung (21, 23) ein von einem Mikroprozessor (39) ge­ steuertes Elektroventil (7) zugeordnet ist, und daß meh­ rere dieser Elektroventile (7) zum Zumessen und Dosieren von Flüssigkeiten aus mehreren der vorhandenen Meß- und Dosiereinheiten gleichzeitig beaufschlagbar sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsplatte (30) schlupffrei in antriebsübertra­ gender Verbindung mit einem rotierenden Unterbrecherorgan (34) eines Impulszählers (36) steht, derart, daß die Anzahl der von dem Impulszähler (36) erfaßten Impulse propor­ tional dem Ausmaß der Abwärtsbewegung der Antriebsplatte (30) und damit der aus dem Meß- und Dosierkopf (4) durch die Austragsleitung (24) geförderten Flüssigkeitsmenge ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in der Kammer (5) befindliche Absperr­ einrichtung eine Stange (6) umfaßt, die einen ersten elastisch bzw. federnd abgestützten Dichtring (21) zum Verschließen einer zwischen dem Meß- und Dosierkopf (4) und dem zugeordneten Vorratsbehälter (3) befindlichen Öffnung (45) trägt, daß die Stange (6) mit ihrem vorderen freien Ende in eine eine Blindbohrung aufweisende Hülse ragt, die auf ihrer Außenseite mit einem zweiten Dichtring (23) zum Verschließen eines Durchlasses (46) zwischen dem Meß- und Dosierkopf (4) und der Austragsleitung (24) versehen ist, wobei auf diese Hülse eine Feder (22′) einwirkt, die diesen zweiten Dichtring (23) im Sinne eines Verschließens dieses Durchlasses (46) beaufschlagt, und daß die Ab­ sperreinrichtung derart angeordnet und gestaltet ist, daß erst nach dem Verschließen der Öffnung (45) durch den Dichtring (21) der zweite Dichtring (23) zum Freigeben des Durchlasses (46) entgegen der Kraft der Feder (22′) verstellbar ist.