DE3016167A1

DE3016167A1 - Verfahren zum dosieren von fluessigen komponenten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3016167A1
Application number: DE19803016167
Authority: DE
Inventors: Hagen Dr. 4400 Münster Buchholz; Roland Andreas Dipl.-Ing. 7060 Schorndorf Meisner
Original assignee: BASF Farben und Fasern AG
Current assignee: BASF Farben und Fasern AG
Priority date: 1980-04-26
Filing date: 1980-04-26
Publication date: 1981-11-19

Description

Verfahren zum Dosieren von flüssigen Komponenten und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Verfahren zum Dosieren von flüssigen Komponenten und Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren sind bekannt. So existieren Systeme, bei denen die einzelnen Komponenten durch zwangsweise abgestimmte Volumenverdrängung aus Zylindern gedrückt werden. Andere Systeme dosieren über volumetrisch arbeitende Zahnradpumpen, die entweder starr miteinander gekoppelt sind oder von je einem Motor angetrieben werden. Dabei wird das Mischungsverhältnis durch Regelung der Motordrehzahlen gesteuert.
Weiter sind Verfahren bekannt, bei denen der Durchfluß einer Komponente mit Hilfe einer Meßzelle erfaßt wird und über eine Steuerung die Zudosierung der anderen Komponenten mit Hilfe von Zahnradpumpen mit Antriebsmotoren erfolgt.
Bei der großtechnischen Anwendung aller dieser Systeme für die Dosierung von pigmentierten Flüssigkeiten mit einer Vielzahl von Komponenten, die jedoch nicht alle gleichzeitig benötigt werden, ergeben sich Schwierigkeiten, die einen Einsatz dieser Systeme erschweren.
So ist die Anwendung von Systemen mit passiv arbeitenden Meßzellen aus Gründen der Betriebssicherheit nicht angezeigt.Rein mechanisch arbeitende Systeme (Zylinder) sind vom Platzbedarf her nur schwer unterbringbar.Systeme, die aus einer Aneinanderreihung von Motor-Pumpen-Elementen für jede Komponente bestehen, sind zu kostenintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Dosierung von mindestens 2 gleichzeitig benötigten Komponenten bei einer Vielzahl von zur Auswahl stehenden Komponenten unter Vermeidung der oben genannten Nachteile zu realisieren und einen Komponentenwechsel in wenigen Sekunden zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß pro Komponente eine volumetrisch arbeitende Zahnradpumpe fest installiert wird. Der Antrieb der für den Dosiervorgang benötigten Pumpen erfolgt zur Erhöhung der Genauigkeit zweckmäßigerweise speziell beim Kurzzeitbetrieb mit Schrittmotoren. Die Anzahl der notwendigen Schrittmotore entspricht der Anzahl der gleichzeitig zu dosierenden Komponenten. Der Komponentenwechsel erfolgt in der Art, daß der Schrittmotor aus der nicht mehr benötigten Komponentenpumpe ausgekuppelt, zur neuen Komponentenpumpe verfahren und dort wieder eingekuppelt wird. Dabei erforderliche Anderungen im Mischungsverhältnis werden durch die übergeordnete handelsübliche Ansteuerung der Schrittmotore realisiert. Bei der Ausführung des Verfahrens sind zweckmäßigerweise alle Bewegungen rein digital ansteuerbar. Auch werden zweckmäßig alle für die Uberwachung des Verfahrens notwendigen Informationen digital vermittelt.
Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft beschrieben für zwei gleichzeitig zu dosierende, eine immer benötigte und sieben im Wechsel zu dosierende Komponenten, besteht aus einem Rahmen, auf dessen einer Längsseite für jede Komponente eine Zahnradpumpe montiert ist. Jede Zahnradpumpe wird permanent von der zugeordneten Komponente beaufschlagt und ist saugseitig mit einer Drucküberwachungsmeßzelle und antriebsseitig mit einer selbstzentrierenden Kupplungshälfte ausgerüstet.
Die der immer benötigten Komponente zugeordneten Pumpe ist fest mit einem Schrittmotor gekuppelt. Parallel zu den Pumpen für die zu wechselnden Komponenten bewegt sich ein Verschiebewagen auf einer Führungsschiene. Der Verschiebewagen trägt einen Querschlitten mit einem weiteren Schrittmotor. Dieser Schrittmotor ist abtriebsseitig mit dem Gegenstück der selbstzentrierenden Kupplung ausgerüstet.
Durch eine binäre Verschiebezylinderkette und einen Verschiebezylinder für den Querschlitten, läßt er sich an jede für den Komponentenwechsel vorgesehene Pumpe ankuppeln. Die Verschiebezylinderkette besteht in diesem Fall aus drei Einzelzylindern mit den Hublängen (22=4,21= 2,20=1) x Pumpenabstand a, die vorteilhaft pneumatisch als Zweistellungszylinder ohne Kolbenstange betrieben werden können. Soll beispielsweise die Pumpe mit der Komponente (g) eingekuppelt werden, so werden die Zylinder 20+22=1+4=5 voll ausgefahren, währnd der Zylinder 21 eingezogen bleibt.
Das jeweils notwendige Aus- und Einkuppeln wird durch den Verschiebezylinder am Querschlitten bewerkstelligt. Zur Verriegelung des Bewegungsablaufes ist an den Zylinderenden jeweils ein Endschalter angebracht. Das Gesamtsystem läßt sich von jeder handelsüblichen digitalen Steuerung direkt positionieren und unter Zwischenschaltung einer Schrittmotorsteuerung pro Motor betreiben. Zur Überwachung der Dosierfunktion wird von jedem Schrittmotor jeder oder jeweils eine Anzahl von ausgeführten Schritten der Steuerung zurückgemeldet.
Durch die totale Digitalisierung bei gleichzeitiger Uberwachung der Pumpenfüllung treten keine Zuverlässigkeits-und Genauigkeitsprobleme mehr auf.
Der Erfindung ist anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht, Fig. 2 die Verschiebezylinderkette und Fig. 3 den Querschlitten.
In Fig. 1 trägt der Rahmen 1 die Komponentenpumpen 2a, 2b, 2C, 2d, 2e, 2f, 2g und 2h mit Drucküberwachungsmeßzellen 3a,3b3C, 3d, 3e, 3f, 3g, und 3h und selbstzentrierenden Kupplungshälften 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g und 4h, die Tragetraverse 5 und 5' für die Führungsbahn 6 und 6', die Befestigungstraverse 7 und 7' des Zylinders 8 sowie den starr montierten Schrittmotor 9.
Am Zylinder 10 ist ein Befestigungswinkel 11 angebracht, der den Zylinder 12 trägt. Der verschiebbare Schrittmotor 13 ist auf dem Verschiebewagen 14 montiert. An den Zylinderenden sind die Endschalter 15a, 15b, 15C, ,5d, 15e, 15f ,15g und 15h für eine Bewegungsverriegelung angebracht. Die einzelnen Komponentenpumpen haben jeweils den Abstand a voneinander. In Fig. 2 sind die vom verschiebbaren Schrittmotor 13 anfahrbaren Positionen analog Fig. 1 mit 2b, 2C, 2d, 2e, 2f, 2g und 2h angegeben. Der Zylinder 8 ist an den Befestigungstraversen 7 und 7' montiert und trägt den Befestigungswinkel 16 zur Befestigung des Zylinders 10, dieser wiederum trägt den Befestigungswinkel 11 zur Befestigung des Zylinders 12. Der Zylinder 12 hängt am Verschiebewagen 14, der von der Führungsschiene 6, 6' getragen wird. An den Zylinderenden sind die Endschalter 15a, 15b, 15C, 15d, 15e und 15' angebracht.
In Fig. 3 ist der Verschiebewagen 14 mit dem Verschiebezylinder 17, den Endschaltern 15g nd 15h und dem Schrittmotor 13 dargestellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Dosieren von gleichzeitig mindestens zwei flüssigen Komponenten und mindestens einer weiteren zur Auswahl stehenden Komponente mit Hilfe von Zahnradpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Antriebe gleich der Anzahl der gleichzeitig zu dosierenden Komponenten ist und daß bei Komponentenwechsel der Antrieb von der nicht mehr benötigten Komponente getrennt, zur neu benötigten Komponente gefahren und dort verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bewegungen rein digital ansteuerbar sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle für die Überwachung des Verfahrens notwendigen Informationen digital ermittelt werden.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese je flüssige Komponente eine volumetrisch arbeitende Zahnradpumpe und eine der Anzahl der gleichzeitig zu dosierenden Komponenten entsprechende Anzahl von Antrieben aufweist, wobei alle oder einige dieser Antriebe beweglich angeordnet und an die Zahnradpumpen an -und abkuppelbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Antrieb auf einem Verschiebewagen montiert ist, der sich auf einer Führungsbahn parallel zur Pumpenreihe bewegt, und daß der Verschiebewagen eine Einrichtung besitzt, um den Antrieb in Richtung der Bahnnormalen zu bewegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Verschiebewagens mit Hilfe einer Zylinderkette bei gerader Führungsbahn und einer Zylinderkette mit Umsetzer auf eine Drehbewegung bei kreisförmiger Führungsbahn erfolgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkette aus hintereinandergeschalteten Einzelzylindern paralleler Anordnung besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkette aus einem Bewegungszylinder parallel zur Führungsbahn und aus einer Anzahl von senkrecht zur Führungsbahn wirkenden Zylindern für eine Bewegungsbegrenzung besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkette in "Ex"-Räumen mit Druckluft oder Wasser betreibbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Zylinder ohne Kolbenstange zur Anwendung kommen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkette durch einen Spindelbetrieb ersetzt werden kann.